北斗導航演講稿2

1導航應用產(chǎn)品檢測中心

技術方案中國航天科技集團公司第八研究院第八〇八研究所

2013-04-222一、項目名稱導航應用產(chǎn)品檢測中心建設方案3二、項目建設的必要性2.1衛(wèi)星導航發(fā)展特點

隨著我國自主研發(fā)的第二代北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的組網(wǎng)成功，我國衛(wèi)星應用迎來了前所未有的發(fā)展契機，預計2020年我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達4000億。

因此，當北斗二代建立以后，導航系統(tǒng)在我國軍事國防、民生服務有著光明的應用前景。二、項目建設的必要性2.2航天八院的定位與現(xiàn)狀·

定位：

八院衛(wèi)星導航應用面向“

軍、民”高端應用；

開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的導航終端類產(chǎn)品并產(chǎn)業(yè)化·

現(xiàn)狀：

成立了“上海北斗衛(wèi)星導航平臺有限公司”，

與上海交大成立“衛(wèi)星應用技術聯(lián)合實驗室”；接下頁

4二、項目建設的必要性2.2航天八院的定位與現(xiàn)狀現(xiàn)狀：

808所作為八院技術基礎總體單位，初步具備部件級導航終端產(chǎn)品的檢測能力，但尚不具備對北斗導航用戶終端高精度芯片、抗干擾接收天線以及高速、高靈敏度、高動態(tài)多模導航接收機等高端導航終端產(chǎn)品的綜合性能的檢測能力。5

三、項目建設目標建立導航應用產(chǎn)品：

部件級、整機級和系統(tǒng)級的試驗室檢測能力；建立導航應用產(chǎn)品：

野外環(huán)境綜合檢測能力

滿足軍民兼顧的導航終端產(chǎn)品的各種檢測試驗需求6

四、建設方案4.1整體框架74.2電氣性能檢測試驗室建設方案4.2.1

時頻特性測試時頻接收機測試系統(tǒng)由：標準時頻源、時間間隔測量儀、頻標比對器、通用計數(shù)器、線性比相儀、數(shù)字電壓表、分頻鐘以及主控計算機組成。開展以下測試項目（接下頁）84.2.1時頻特性測試（1）定時偏差和定時穩(wěn)定度測試采用標準時間分析法對定時偏差和定時穩(wěn)定度進行測試91PPS(UTC)5MHz/10MHz1PPS標準時頻源計算機被測時頻接收機時間間隔測量設備圖2定時偏差和定時穩(wěn)定度測量框圖4.2.1時頻特性測試（2）定位偏差測試定位偏差的測試只需：對標準接收天線的座標值進行定標后；用相應的坐標換算軟件即可開展定位偏差的測試。104.2.1時頻特性測試（3）頻率穩(wěn)定度測試當取樣時間τ為1s、10s、100s時采用

頻差倍增

測頻法，當取樣時間τ為1d時采用標準時間分析法。115MHz/10MHz外頻標5MHz/10MHz標準時頻源頻標比對器通用計數(shù)器被測時頻接收機計算機圖3頻率穩(wěn)定度/內(nèi)裝晶振頻率偏移測量框圖4.2.1時頻特性測試（4）頻率偏移測試本項目采用

模擬比相法，對頻率偏移參數(shù)進行測試，測量框圖如圖4所示。125MHz/10MHz5MHz/10MHz標準時頻源線性比相儀被測時頻接收機數(shù)字電壓表計算機圖4頻率偏移測量框圖4.2.1時頻特性測試（5）內(nèi)裝晶振頻率偏移測試本項目采用頻差倍增

測頻法對內(nèi)裝晶振頻率偏移參數(shù)進行測試，測量框圖如圖3所示。135MHz/10MHz外頻標5MHz/10MHz標準時頻源頻標比對器通用計數(shù)器被測時頻接收機計算機圖3頻率穩(wěn)定度/內(nèi)裝晶振頻率偏移測量框圖4.2.1時頻特性測試典型的時頻接收機技術指標要求。表1。14序號項目名稱技術要求序號項目名稱技術要求1捕獲時間3s~30min5定時穩(wěn)定度10ns~100ns2跟蹤鎖定時間5s~6h6頻率穩(wěn)定度5×10-13/d3定位偏差~7頻率偏移1×10-12~1×10-84定時偏差30ns~300ns4.2.1時頻特性測試時頻接收機測試系統(tǒng)所能達到的

預期技術指標如下：定位偏差：3m~10m；定時偏差：30ns~100ns；定時穩(wěn)定度：10ns~100ns；頻率穩(wěn)定度：5×10-13/d；頻率偏移：1×10-12~1×10-11。154.2.2接收天線測試這里的天線主要是指衛(wèi)星地面應用終端的天線，用于接收導航信號和發(fā)送短報文信號。測試內(nèi)容包括：

反射系數(shù)、天線增益、方向圖、極化方向等幾個方面·接收天線測試系統(tǒng)：

信號源、矢量網(wǎng)絡分析儀、功率計、數(shù)字電壓表組成；

所需的測試環(huán)境：全電波暗室（帶轉(zhuǎn)臺及控制系統(tǒng)、天線塔）164.2.2接收天線測試（1）反射系數(shù)測試反射系數(shù)測試采用矢量網(wǎng)絡分析儀法，系統(tǒng)連接框圖如圖5所示。圖5天線反射系數(shù)測量原理框圖174.2.2接收天線測試（2）方向圖測試

矢量網(wǎng)絡分析儀法測量天線方向圖的系統(tǒng)連接框圖如圖6所示。

在本項目測試中，可以同時測得天線的增益184.2.2接收天線測試接收天線測試系統(tǒng)所能達到的預期技術指標如下：頻率范圍：50MHz～6GHz；駐波：≥1.0，準確度：5%；動態(tài)范圍：90dB，準確度：±1.0dB；分析帶寬：1Hz~5MHz；轉(zhuǎn)臺控制分辨率：0.2°，定位準確度：0.4°。194.2.3發(fā)射機電性能測試北斗衛(wèi)星導航（RDSS）具有上下行雙向傳輸?shù)奶攸c。因此需對導航終端的發(fā)射模塊進行相關參數(shù)的測試。測試內(nèi)容主要包括：

頻率精度、相位噪聲、信號電平（功率）、信號帶寬、

相位誤差、調(diào)制等參數(shù)

系統(tǒng)由標準信號分析儀組成，測試系統(tǒng)連接框圖如下20被測導航接收機標準信號分析儀圖7發(fā)射機性能測試連接框圖4.2.3發(fā)射機電性能測試發(fā)射機性能測試系統(tǒng)所能達到的技術指標如下：頻率范圍：50MHz～6GHz；電平測量范圍：20dBm～-110dBm，測量不確定度：0.3dB（小于3.6GHz）；顯示平均噪聲電平：-150dBm/Hz；相位噪聲：-128dBc（10kHz頻偏，640MHz載頻）；1dB壓縮點：13dB（小于3.6GHz）；動態(tài)范圍：90dB，準確度：±1.0dB。214.2.4高低溫測試（射頻）測試主要目的：被測設備在低溫、高溫和溫度變化的環(huán)境下的使用、存儲能力。（參考GB/T2426.1-2008和GB/T2426.2-2008）框圖見下頁224.2.4高低溫測試（射頻）測量框圖234.2.4高低溫測試（射頻）系統(tǒng)由衛(wèi)星信號模擬器、信號分析設備、專用高低溫箱、載物旋轉(zhuǎn)臺、測試軟件組成。其中軟件主要實現(xiàn)以下四個主要功能：控制高低溫箱的溫度調(diào)節(jié)；控制衛(wèi)星信號模擬器產(chǎn)生既定的導航信號以及加載的軌跡數(shù)據(jù)等；控制信號分析設備，提供被測樣品工作電源，收集被測樣品數(shù)據(jù)；進行計算比對，獲得測試結果。244.3導航信號仿真實驗室建設導航信號仿真實驗室的功能為：支持模擬北斗、GPS、Glonass和Galileo四種導航衛(wèi)星系統(tǒng)實現(xiàn)最多24顆衛(wèi)星用于混模接收機驗證動態(tài)場景中支持最高10000m/s的相對運行速度、2000g的加速度包含多徑、大氣層(電離層和對流層)狀態(tài)模擬，運動載體姿態(tài)和旋轉(zhuǎn)效果模擬

實驗室環(huán)境包括：標準無線電實驗室/電波暗室，兩個部分。（即無線和饋線兩種模式）25導航信號仿真實驗室建設主要測試項目：導航信號仿真測試

電磁兼容性能測試

內(nèi)場導航對抗測試26導航信號仿真實驗室建設主要測試參數(shù)：（10子項）27啟動時間重捕獲時間靈敏度定位精度速度精度里程誤差方位角誤差閉環(huán)抗干擾測試1pps可靠性測試（“衛(wèi)星閏秒場景”/“衛(wèi)星電文階躍場景”/“穿越國際日期變更線場景”）啟動時間測試首次定位時間（TTFF）用于衡量接收設備信號搜索過程的快慢程度，搜索過程，也稱“信號捕獲”。典型類接收機指標：冷啟動時間：30s；溫啟動時間：20s；熱啟動時間：5s測量系統(tǒng)性能指標：時間測量分辨率：0.01s最大允許誤差：±0.5s/1d28導航信號仿真測試導航信號仿真實驗室建設

29重捕獲時間

重捕獲時間是指在接收設備丟失所有衛(wèi)星信號的狀態(tài)下，重新接收到信號并成功獲取第一個有效數(shù)據(jù)所需要的時間。典型類接收機指標：沒有正確的星歷數(shù)據(jù)：30s；有正確的星歷數(shù)據(jù)：20s；快速失鎖重捕技術：1s測量系統(tǒng)技術性能：時間測量分辨率：0.01s；最大允許誤差：±0.5s/1d靈敏度測試

靈敏度測試通常是驗證在單顆衛(wèi)星下的接收機C/N0值，同時還需驗證在使用多顆衛(wèi)星定位狀態(tài)下的靈敏度指標。靈敏度性能通?？己瞬东@靈敏度和跟蹤靈敏度。30導航信號仿真測試導航信號仿真測試靈敏度測試典型導航接收機的指標頻率范圍：1GHz～2GHz捕獲靈敏度：-133dBm跟蹤靈敏度：-138dBm測試系統(tǒng)性能指標支持多模型號測試頻率范圍：1GHz～2GHz捕獲靈敏度：-145dBm跟蹤靈敏度：-150dBm單邊帶相噪SSB(20kHz偏移)：-122dBc/Hz（載頻1GHz)31定位精度測試

靜態(tài)定位精度驗證被測件在靜止狀態(tài)下上報的位置信息和模擬器預設位置的差異。動態(tài)定位精度驗證被測件在動態(tài)移動條件下的定位精度。典型類接收機技術指標優(yōu)于水平10m（2RMS，DOP＜6）測量系統(tǒng)性能指標定位精度準確度：0.05m32導航信號仿真測試速度精度測試

用信號模擬器模擬出各種不同速度值（如：30km/h、70km/h、90km/h、120km/h、150km/h等）,分別記錄接收設備輸出的實測速度。典型類接收機技術指標水平方向優(yōu)于0.5m/s測量系統(tǒng)性能指標速度測量準確度：0.01m/s33導航信號仿真測試里程誤差測試

里程誤差是測量導航接收設備裝置所記錄的運載工具的行駛距離的準確性。典型類接收機技術指標誤差要求優(yōu)于±1%測量系統(tǒng)性能指標里程誤差準確度：±0.1%34導航信號仿真測試方位角誤差測試

方位角誤差是指由子午線方向的北端起，依順時針方向到目標方向線之間的水平夾角的準確度。典型類接收機技術指標方位角誤差要求優(yōu)于±1°測量系統(tǒng)性能指標方位角誤差準確度：±0.1°35導航信號仿真測試閉環(huán)抗干擾測試

導航接收機越來越多被安裝在如手機一類的一體化終端中，此時接收機可能受到終端中其他發(fā)射信號如大功率的蜂窩數(shù)字標準、無線局域網(wǎng)WLAN和藍牙等影響；在軍工應用于時，需驗證受到導航接收頻帶內(nèi)強CW干擾、帶內(nèi)窄帶白噪聲以及寬帶白噪聲干擾時衛(wèi)星接收機性能是否仍然滿足設計要求。36導航信號仿真測試導航信號仿真測試干擾源所能達到的功能和指標：支持北斗、GPS、Glonass和Galileo偽衛(wèi)星模擬；支持2G-4GHz蜂窩通信標準、2.4G/5GHzWLAN、藍牙、各種廣播等干擾信號模擬；最大輸出功率：18dBm；單邊帶相噪SSB(20kHz偏移)：-122dBc/Hz（載頻1GHz)；參考時鐘老化率：

1×10–9/day；可設置高達160MHz的寬帶高斯白噪聲；寬帶噪聲：＜-142dBc371pps測試

通常導航接收機能產(chǎn)生1PPS的輸出信號，該1PPS脈沖與北斗秒時鐘同步。導航模擬器支持同步產(chǎn)生1PPS的脈沖信號，通過與接收機1PPS比較可以測試定時精度實現(xiàn)時間差準確度的測試。系統(tǒng)技術指標如下：1pps時間差準確度：0.1ns。38導航信號仿真測試通過產(chǎn)生各種可預見的場景，來考量接收機對于突發(fā)情況的應變響應。（如以下三個極端場景案例）極端場景1—“衛(wèi)星閏秒”39導航信號仿真測試極端場景2—“衛(wèi)星電文階躍”40導航信號仿真測試極端場景3—“穿越國際日期變更線”41導航信號仿真測試針對導航設備自身及使用環(huán)境，可以做兩個基本的電磁兼容測試：傳導干擾測試和輻射干擾測試（EMI干擾和EMS敏感度）。EMI測試項目中包括：CE（傳導干擾）、RE（輻射、發(fā)射）、Harmonic（諧波）、Flicker（閃爍）。EMS測試項目包括：ESD（靜電）、EFT（瞬態(tài)脈沖干擾）、DIP（電壓跌落）、CS（傳導抗干擾）、RS（輻射抗干擾）、Surge（浪涌、雷擊）、PMS（工頻磁場抗擾度）。42電磁兼容性能測試43電磁兼容性能測試

序號測試項目遵循標準1RadiatedEmission輻射騷擾EN55022:2010，CISPR222ConductedEmission傳導騷擾EN55022:2010,CISPR223HarmonicCurrentEmission諧波電流騷擾EN61000-3-2:2006+A1:2009+A2:20094Voltagefluctuationandflicker電壓閃動EN61000-3-3:20085Electrostaticdischarge靜電放電EN61000-4-2:20096RFelectromagneticField射頻場強測試EN61000-4-3:2006+A1:2008+A2:20107Fasttransientscommonmode快傳共模測試EN61000-4-4:2004+A1:20108Surge浪涌、雷擊測試EN61000-4-5:20069Radiofrequencycommonmode無線共模測試EN61000-4-6:200910Voltagedipsandinterruptions電壓跌落測試EN61000-4-11:200411MI/PMS工頻磁場抗擾度IEC61000-4-2測試項目所依據(jù)的標準

復雜電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)可以為通信對抗實驗提供逼真的戰(zhàn)場電磁環(huán)境，以便對其系統(tǒng)性能和技術指標進行評估。本測試的目的：在可控的環(huán)境下，人工模擬產(chǎn)生各種類型的無線電磁波，以此來考量檢測被測設備應對復雜電磁環(huán)境的能力。44內(nèi)場導航對抗測試干擾信號所能達到的性能指標：頻率范圍：10MHz~40GHz；無雜散動態(tài)范圍：75dB（帶寬140MHz）；測量準確度：

±2dB；近端相位噪聲：-128dBc/Hz；可以產(chǎn)生各種IQ矢量波形信號、微波射頻信號、寬帶噪聲信號、模擬多徑衰落、多普勒頻移等。45內(nèi)場導航對抗測試4.4野外環(huán)境試驗場建設方案簡介：野外開放場地，由6個偽衛(wèi)星發(fā)射站安裝在試驗場四周高處，天線面向試驗場方向構成。試驗場中建設高低速導軌、環(huán)境模擬實驗室、造波池、地形模擬、氣候模擬等場地。功能：

建立一個標準的野外環(huán)境試驗場地能產(chǎn)生北斗、GPS、GLONASS和GALILEO全天候、多模的偽衛(wèi)星信號；能模擬高速、高動態(tài)的組合導航測試；能模擬水上環(huán)境、氣候環(huán)境以及特殊路況環(huán)境的測試。464.4.1野外環(huán)境試驗場的建立（1）偽衛(wèi)星系統(tǒng)的建立系統(tǒng)建立的原理、要求及相關注意事項，在專家們的方案資料中有所陳述，這里就不再另行介紹.47（1）偽衛(wèi)星系統(tǒng)的建立偽衛(wèi)星系統(tǒng)指標48參數(shù)GPS模式BD模式GALILEOGLONESS發(fā)射頻率L1:1575.42MHzL2：1227.60MHzB1:1561.09MHzB2:1207.14MHzB3：未知

E1：1575.42L1：1602MHzL2：1246MHz位置精度因子＜10＜10＜10＜10輸出功率-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm功率分辨率5dBm5dBm5dBm5dBm（1）偽衛(wèi)星系統(tǒng)的建立偽衛(wèi)星的布局（示意圖）49（2）水面環(huán)境的建立導航產(chǎn)品最廣的服務對象：海軍、海洋運輸業(yè)針對：船/艦使用的導航接收設備；目的：海面顛簸環(huán)境設備的工作性能。造波池的技術要求：

造波池尺寸：（100×60×8）米；

造波高：海浪等級：1~6級（0~3米）；試驗船的技術要求：

船體長度：（1.5~2.0）m；

試驗船載重能力：30Kg~40Kg。50（3）低速導軌的建立目的與作用：用來測試常規(guī)速度（170km/h速度以下）動態(tài)運動模式下，運動軌跡與標準軌跡的匹配度。51高曲率路段低曲率路段轉(zhuǎn)向路段直線路段圖26低速導軌的設計形狀簡圖（4）高速導軌的建立模擬設備在高動態(tài)運動環(huán)境的工作能力預設指標：

導軌最高速度：200m/s；

導軌直線運行長度：600m；

推進加速度：20g此外：

引入單/多軸轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)運動載體的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。52（5）外場基線場的建立主要作用：針對外場靜態(tài)定位精度測試圖27北斗短基線網(wǎng)布局圖53（6）外場氣候區(qū)域的建立雨淋環(huán)境的建立：模擬出中雨，大雨，暴雨場景鹽霧環(huán)境的建立：營造出海洋鹽霧氣候環(huán)境，濃度應維持40~60g/l。沙塵環(huán)境的建立：沙漠地區(qū)，降塵量：60~600L/H544.4.2動態(tài)環(huán)境測試依靠