北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測技術(shù)

張金彪 周志華 雷蕾

摘 要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，對于我國經(jīng)濟(jì)、國防安全產(chǎn)生直接的影響。所以，在國家發(fā)展戰(zhàn)略之中，已經(jīng)納入進(jìn)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提升這一關(guān)鍵的內(nèi)容。對于系統(tǒng)應(yīng)用終端的檢測而言，這一過程是比較繁瑣的，需要具備合格的檢測環(huán)境，同時(shí)應(yīng)該展開相應(yīng)檢測準(zhǔn)備工作，充分的保障檢測技術(shù)方案和指標(biāo)具備科學(xué)性，進(jìn)而認(rèn)證導(dǎo)航產(chǎn)品質(zhì)量，促使北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定向前發(fā)展。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星;導(dǎo)航系統(tǒng);終端檢測技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)屬于我國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠提供給人民群眾很多種服務(wù)，比如定位、短報(bào)文通信等等。這一系統(tǒng)被廣泛的運(yùn)用到了各行各業(yè)中，包括三個(gè)主要的部分，即空間段、地面段、用戶段。本文進(jìn)行分析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測技術(shù)，提供給相關(guān)工作一些借鑒。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)用于氣象預(yù)報(bào)、電力調(diào)度等等領(lǐng)域中，產(chǎn)生的作用非常顯著，給社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來無限的生機(jī)。這一系統(tǒng)是全球性公共資源，建設(shè)的原則標(biāo)準(zhǔn)就是開放、自主、兼容等，可以達(dá)到全球共享產(chǎn)業(yè)發(fā)展的效果。我國對這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的重視程度在不斷提升，增加資源的利用效率，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的未來發(fā)展中，會達(dá)到全球覆蓋的效果。

北斗系統(tǒng)的功能較多，其中比較關(guān)鍵的就是具備較好的定位精度以及較高的精密授時(shí)效果等，而且其GPS 的特征顯著。裝有導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)，可以進(jìn)行個(gè)人位置查詢路線等服務(wù)，應(yīng)用于天氣分析、預(yù)警業(yè)務(wù)等領(lǐng)域，將氣象防災(zāi)能力明顯增強(qiáng)，而且可以緩解交通阻塞，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)運(yùn)輸方式為鐵路智能交通。近些年來，基于短報(bào)文通信功能的海運(yùn)、水運(yùn)用途，可以安全導(dǎo)航定位航行船舶，北斗系統(tǒng)功能和用途在相繼的擴(kuò)展。

2 系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測技術(shù)

2.1檢測環(huán)境

檢測北斗系統(tǒng)應(yīng)用終端中，需要基于特定實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，防止多種干擾因素影響。比如無電磁影響正常工作，控制15-30℃的環(huán)境溫度，20-85%之間的環(huán)境濕度。同時(shí)控制具備穩(wěn)定的供電電源狀態(tài)，電壓為（220±11）V，頻率是（5±1）Hz。

2.2準(zhǔn)備工作

檢測北斗系統(tǒng)應(yīng)用終端前，需要確保終端附件是齊全的，檢測人員應(yīng)該對設(shè)備技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)充分的掌握，主機(jī)、配件需要相同于使用說明書的內(nèi)容。對外觀狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真的檢查，終端外觀必須要完好，松動(dòng)的位置應(yīng)該加強(qiáng)緊固，維護(hù)順利的實(shí)施檢測工作。按照規(guī)定，提供與標(biāo)準(zhǔn)串口直連，且性能完好的數(shù)據(jù)傳輸電 纜。另外，進(jìn)行檢測平臺的連接。按照指定程序，有效的連接起終端、檢測平臺，檢測平臺功能需要正常穩(wěn)定，功能包括了終端自檢、信號燈指示等。測試設(shè)備需要工作狀態(tài)正常，信號模擬器應(yīng)該能夠形成的衛(wèi)星信號是PDOP≤6或者是HDOP≤4。正式的應(yīng)用之前，需要做好嚴(yán)格的校準(zhǔn)、檢定，保障性能滿足標(biāo)準(zhǔn)。

2.3搭建檢測平臺

終端檢測平臺的構(gòu)成包括了兩部分，一部分是導(dǎo)航測試專用平臺，另一部分就是導(dǎo)航專用暗室。在導(dǎo)航專用暗室方面，主要的設(shè)備就是矩形微波暗室，這一設(shè)計(jì)具備良好的通用性，兩端能夠進(jìn)行雙向信號的接收、發(fā)送。在應(yīng)用導(dǎo)航專用暗室平臺方面，測試環(huán)境更可靠，不會因外界電磁等因素產(chǎn)生明顯的干擾，能夠順利的實(shí)施測試過程。衛(wèi)星導(dǎo)航信號通過天線接收后，就能對于定位設(shè)備的無線信號進(jìn)行測定。導(dǎo)航測試專用平臺中，涵蓋了導(dǎo)航測試系統(tǒng)以及北斗通信測試系統(tǒng)，并且應(yīng)用到了不盡相同的信號模擬器。所以，可以分別進(jìn)行測試終端性能、功能，導(dǎo)航測試系統(tǒng)對RNSS測試，北斗通信測試系統(tǒng)對RDSS測試。

2.4檢測技術(shù)指標(biāo)

檢測北斗系統(tǒng)應(yīng)用終端，主要檢測的對象就是系統(tǒng)性能、功能。

在功能性指標(biāo)上。功能性檢測技術(shù)指標(biāo)中，主要就是：擁有北斗定位的功能以及聯(lián)合定位的功能;通過將遠(yuǎn)程指令進(jìn)行接受，或采取人機(jī)交互模式，達(dá)到北斗定位的效果;存在通信以及北斗 RDSS 定位功能;按照相應(yīng)的指令，進(jìn)行位置信息內(nèi)容的盡快整理以及報(bào)告;依據(jù)定距以及定時(shí)等采集策略，對部位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集處理;發(fā)揮出定位信息動(dòng)態(tài)存儲功能，對于定位狀態(tài)進(jìn)行提示的功能;能夠超速預(yù)警，如果速度是每小時(shí)0～225km以上，發(fā)出警告信息。

在性能指標(biāo)上。性能指標(biāo)的重要構(gòu)成就是兩部分，一個(gè)是RDSS，另一個(gè)就是RNSS。RNSS 性能指標(biāo)主要就是包括了水平定位精度、測速精度、定位數(shù)據(jù)更新頻率等，RDSS性能指標(biāo)涵蓋了通信誤碼率、通信成功率、接收通道數(shù)以及接收靈敏度等。首先，RDSS 性能中，需要體現(xiàn)出的特點(diǎn)就是具備較強(qiáng)的接收靈敏度、接收通道數(shù)在六個(gè)以上、重新捕獲信號時(shí)間不足1秒、定時(shí)精度較強(qiáng)、發(fā)射信號時(shí)間同步誤差在5ns之內(nèi)、發(fā)射信號載波相位調(diào)制偏差在3°之內(nèi)、帶外輻射滿足使用場合要求、功耗較低、安全性較高等等。

2.5性能檢測

RNSS 性能檢測入手分析，在連接了終端、檢測平臺以后，建立起模擬器仿真場景，動(dòng)態(tài)靜態(tài)結(jié)合，進(jìn)行輸出射頻仿真信號，其中包含B1頻點(diǎn)。按照位置更新率，終端將定位數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的輸出，模擬器仿真用戶位置就是標(biāo)準(zhǔn)位置，獲得水平定位分布與誤差以及定位精度。同時(shí)將速度數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，得到相應(yīng)的測速精度、速度誤差以及分布。模擬器仿真速度與速度區(qū)間最大值為主，終端把速度信息、定位等指標(biāo)輸出，通過測控計(jì)算機(jī)得到，對終端測速明確。另外按照模擬器仿真速度，得到速度分布、誤差，掌握住速度誤差情況。掌握住終端每次位置數(shù)據(jù)的更新時(shí)刻、終端每秒輸出部位數(shù)據(jù)，對于定位數(shù)據(jù)更新率深入的掌握住。

從RDSS 性能檢測入手分析，第一，測試接收通道數(shù)。連接起終端與檢測平臺以后，建立模擬器仿真場景，將涵蓋了S、L 頻點(diǎn)的射頻仿真信號進(jìn)行輸出。終端接收信息，是通過測控計(jì)算機(jī)測定，獲取相應(yīng)的接收通道數(shù);第二，測試接收靈敏度。對于模擬信號源、北斗 RDSS 單元進(jìn)行連接，單次測試所得電文總和是106，對于信號源播發(fā)、單元接收資料實(shí)施比較觀察，獲取誤碼率;第三，測試首次捕獲時(shí)間、重捕獲時(shí)間。將模擬信號源與北斗 RDSS 單元進(jìn)行連接，實(shí)施十次試驗(yàn)，最大值需要符合首次捕獲時(shí)間、重捕獲時(shí)間的性能要求;第四，測試任意兩通道時(shí)差測量誤差。把模擬信號源連接起相應(yīng)的單元，信號源對于兩通道信號進(jìn)行隨機(jī)播放，限制單元發(fā)送的定位申請，對兩通道測量差值進(jìn)行記錄。試驗(yàn)一百次以上，得到指標(biāo)結(jié)果;第五，測定功放輸出功率。 連接功率計(jì)與衰減器、北斗 RDSS 單元，平均功率需要符合功效輸出功率標(biāo)準(zhǔn);第六，測試安全性。反接電源極性以后，恢復(fù)到正常連接的狀態(tài)中，觀測單元工作有沒有正常。

結(jié)語：

我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展中，北斗系統(tǒng)的研發(fā)屬于飛躍標(biāo)志，基于現(xiàn)代科技的運(yùn)用下，具有更廣闊的應(yīng)用范圍。在此環(huán)境下，終端性能檢測具有更好的效果，提供給產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證重要的指導(dǎo)。所以，未來需要進(jìn)一步的將研究力度加強(qiáng)，對北斗系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，提升北斗系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康朋飛，李秋，李小棉，等. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用及終端檢測技術(shù)[J]. 通信電源技術(shù)，2020，37（15）：130-131.

[2] 張晨，王陽，閆芳君. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測技術(shù)分析[J]. 設(shè)備管理與維修，2019，19（22）：127-129.

[3] 林汝景. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測技術(shù)探究[J]. 信息通信，2020，11（3）：72-73.

[4] 張盼，呂雅琴，鄧來軍. 基于北斗定位系統(tǒng)的工程機(jī)械挖掘機(jī)顯控終端設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018，3（2）：94-95.

[5] 梅剛?cè)A，趙峰，祁峰，等. 用于北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星載銣原子鐘特性[J]. 中國科學(xué)（物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)），2021，51（1）：114-120.

項(xiàng)目合同編號：201802010051