專利名稱：一種星載雙頻gps接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及星載數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法。
背景技術(shù)：
雙頻GPS接收機(jī)的定位精度是事關(guān)遙感數(shù)據(jù)事后分析的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)于整星設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。目前國(guó)內(nèi)普遍采用的方法是對(duì)整星遙測(cè)數(shù)據(jù)包中的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度分析。囿于遙測(cè)格式編排的限制，GPS測(cè)量數(shù)據(jù)在整星遙測(cè)數(shù)據(jù)包中的更新率比較低，通常幾十秒更新一包數(shù)據(jù)，因此在地面測(cè)試過(guò)程中獲取到的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)通常有較大的時(shí)間間隔，隨著整星對(duì)雙頻GPS接收機(jī)的定位精度的要求不斷提高，這種方法已經(jīng)不能再滿足當(dāng)前的測(cè)試需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法，通過(guò)總線監(jiān)視器快速、便捷的存儲(chǔ)GPS測(cè)量數(shù)據(jù)，并按照不同測(cè)試需求進(jìn)行精度分析。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的有益效果(1)使用總線監(jiān)視器可以快速、便捷的存儲(chǔ)GPS測(cè)量數(shù)據(jù)，最關(guān)鍵的是，通過(guò)總線監(jiān)視器可以獲取到IHz即每秒的更新數(shù)據(jù)，這樣大大提高了事后的數(shù)據(jù)分析精度；(》GPS數(shù)據(jù)分析軟件可以將總線監(jiān)視器二次處理后的數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)按照不同測(cè)試需求進(jìn)行精度分析，可以在日常測(cè)試中高效地完成數(shù)據(jù)分析，提高了測(cè)試的工作效率。


圖1為是本發(fā)明基于總線監(jiān)視器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化測(cè)試流程圖。；
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是步驟一、在雙頻GPS接收機(jī)的測(cè)試過(guò)程引入總線監(jiān)視器，通過(guò)總線監(jiān)視器按照IHz 的頻率接收、存儲(chǔ)雙頻GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)生成的測(cè)試數(shù)據(jù)；步驟二、地面計(jì)算機(jī)提取總線監(jiān)視器存儲(chǔ)的某一時(shí)間段的測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行格式整理和編排，即將測(cè)試數(shù)據(jù)中的星時(shí)t、空間三軸坐標(biāo)(X，Y，Z)、運(yùn)行速度(Vx， Vy, Vz)以及偽距、載波相位提取出來(lái)，按照GPS仿真器中理論數(shù)據(jù)的生成格式重新進(jìn)行編排；步驟三、分別對(duì)定位數(shù)據(jù)精度、偽距精度以及載波相位精度進(jìn)行分析，具體的分析
3算法如下(1)定位數(shù)據(jù)精度分析首先提取出總線監(jiān)視器中存儲(chǔ)的某一時(shí)間段的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)，并且通過(guò)GPS遙測(cè)判讀確保這一段數(shù)據(jù)是在GPS接收機(jī)完成整秒收斂以后生成的。隨后在理論數(shù)據(jù)文件中檢索出對(duì)應(yīng)時(shí)間段的數(shù)據(jù)，然后將兩份數(shù)據(jù)文件中的X、Y、Z坐標(biāo)值按照對(duì)應(yīng)的時(shí)間順序分別作差，最后由公式^r2+F2+Z2解算出定位精度即可獲得雙頻GPS 接收機(jī)在這一時(shí)間段之內(nèi)的定位情況；(2)偽距精度分析偽距精度定義為GPS接收機(jī)本身帶來(lái)的偽距測(cè)量噪聲的大小 (標(biāo)準(zhǔn)差)。這里采用雙差法計(jì)算偽距精度(偽距精度評(píng)估時(shí)，采用對(duì)高度角在10度以上的衛(wèi)星偽距精度進(jìn)行評(píng)估)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)在偽距測(cè)量數(shù)據(jù)與仿真器輸出的模型化的偽距間作單差，可以消除導(dǎo)航星鐘差和其他傳播路徑上的誤差，但無(wú)法消除接收機(jī)鐘差、測(cè)量噪聲和跟蹤環(huán)相關(guān)誤差，這樣就需要在兩個(gè)通道間對(duì)上面單差再作差即雙差，接收機(jī)的鐘差將被消除，只剩下接收機(jī)的測(cè)量誤差。同時(shí)，假設(shè)作雙差的兩個(gè)通道的特性是相同且是不相關(guān)的，
那么雙差測(cè)量量標(biāo)準(zhǔn)差除λ/ 即得單個(gè)原始測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差。用公式表示如下
偽距精度=((Rangel - Siml)- (Range2 一Sim2)) / 4 其中，Siml、Sim2為仿真器對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的理論偽距，RangeU Range2為對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的每秒鐘平滑后的偽距測(cè)量值；(3)載波相位精度分析載波相位精度定義為GPS接收機(jī)本身帶來(lái)的載波相位測(cè)量噪聲的大小(標(biāo)準(zhǔn)差)。與偽距精度的分析方法類似，載波相位精度分析同樣采用雙差法。由于固定時(shí)間間隔內(nèi)載波相位測(cè)量量的變化量，反映了該段時(shí)間內(nèi)偽距的變化量，因此可以通過(guò)在固定時(shí)間間隔內(nèi)載波相位測(cè)量量變化量與該段時(shí)間內(nèi)仿真器輸出的模型化的偽距的變化量之間作單差，這樣可以消除導(dǎo)航星鐘差和其他傳播路徑上的誤差，以及模糊度不確定性，但無(wú)法消除接收機(jī)鐘差、測(cè)量噪聲。這時(shí)就需要在兩個(gè)通道間對(duì)上面單差再作差即雙差，接收機(jī)的鐘差將被消除，只剩下接收機(jī)的測(cè)量誤差。同時(shí)，假設(shè)作雙差的兩個(gè)通道的特性是相同且是不相關(guān)的，那么雙差測(cè)量量標(biāo)準(zhǔn)差除λ/ 即得單個(gè)原始測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差。
用公式表示如下
雙差=(((Carrl- CarrO) * (Siml (i) - Siml(i-l))
-((Carr2 -CarrO) * ^-(Sim2(i) - Sim2(i_l))) / 4
=((Carrl * ^-(Siml(i) - Siml(i-l))
-(Carr2 * ^-(Sim2(i) - Sim2(i_l))) / 4 其中，Siml、Sim2為仿真器對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的理論偽距，CarrU Carr2為對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星在測(cè)量時(shí)1秒鐘的載波相位累加值，CarrO為載頻對(duì)應(yīng)的載波相位值，λ為載頻波長(zhǎng)，i、i_l表示兩個(gè)相鄰時(shí)刻。數(shù)據(jù)圖形顯示軟件將綜合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件給出的分析結(jié)果按照坐標(biāo)系(t，。) (其中t表示GPS星時(shí)，σ表示數(shù)據(jù)誤差)的關(guān)系繪制出相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析曲線，通過(guò)曲線可以很直觀地對(duì)GPS接收機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性和一致性作出判斷。如圖1所示，本發(fā)明的測(cè)試步驟如下(1)根據(jù)測(cè)試要求在GPS數(shù)據(jù)分析軟件界面上輸入待分析數(shù)據(jù)的時(shí)間段，具體格式為起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的GPS時(shí)間，即XX年XX月XX日XX時(shí)XX分XX秒。分別點(diǎn)擊軟件界面上的“GPS測(cè)量數(shù)據(jù)文件生成”和“理論數(shù)據(jù)文件生成”按鈕，即可獲取到同一時(shí)間段且統(tǒng)一文件格式的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)文件和理論數(shù)據(jù)文件；(2)將新生成的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)文件和理論數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到GPS數(shù)據(jù)分析軟件中，選擇軟件界面上的“數(shù)據(jù)文件格式分析”按鈕，完成對(duì)數(shù)據(jù)文件的加載及格式分析，如果格式分析通過(guò)表明可以開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)精度分析；(3)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)精度分析要求對(duì)“定位精度分析”、“偽距精度分析”和“載波相位分析”進(jìn)行選擇，數(shù)據(jù)分析完成后軟件自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)表，測(cè)試人員可以根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)雙頻GPS接收機(jī)的性能作出評(píng)價(jià)。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，步驟一、在雙頻GPS接收機(jī)的測(cè)試過(guò)程引入總線監(jiān)視器，通過(guò)總線監(jiān)視器按照IHz的頻率接收、存儲(chǔ)雙頻GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)生成的測(cè)試數(shù)據(jù)；步驟二、地面計(jì)算機(jī)提取總線監(jiān)視器存儲(chǔ)的某一時(shí)間段的測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行格式整理和編排，即將測(cè)試數(shù)據(jù)中的星時(shí)t、空間三軸坐標(biāo)(X，Y，Z)、運(yùn)行速度(Vx，Vy, Vz)以及偽距、載波相位提取出來(lái)，按照GPS仿真器中理論數(shù)據(jù)的生成格式重新進(jìn)行編排；步驟三、分別對(duì)定位數(shù)據(jù)精度、偽距精度以及載波相位精度進(jìn)行分析，具體的分析算法如下(1)定位數(shù)據(jù)精度分析將步驟二編排好的數(shù)據(jù)和GPS仿真器中理論數(shù)據(jù)中的X、Y、Z 坐標(biāo)值按照對(duì)應(yīng)的時(shí)間順序分別作差，最后由公式^r2+F2+Z2解算出定位精度即可獲得雙頻GPS接收機(jī)在這一時(shí)間段之內(nèi)的定位情況；(2)偽距精度分析偽距精度=((Rangel_ Siml) _ (Range2 _Sim2))/ V2其中，Siml、Sim2為仿真器對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的理論偽距，RangeURange2為對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的每秒鐘平滑后的偽距測(cè)量值；(3)載波相位精度分析載波相位精度=(((Carrl- CarrO) * (Siml (i) - Siml(i-l)) -((Carr2 -CarrO) * ^-(Sim2(i) - Sim2(i_l))) / 4 =((Carrl * (Siml (i) - Siml(i-l)) -(Carr2 * ^-(Sim2(i) - Sim2(i_l))) / 4 其中，Siml、Sim2為仿真器對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星的理論偽距，CarrUCarr2為對(duì)應(yīng)兩個(gè)導(dǎo)航星在測(cè)量時(shí)1秒鐘的載波相位累加值，CarrO為載頻對(duì)應(yīng)的載波相位值，λ為載頻波長(zhǎng)，i、 i-1表示兩個(gè)相鄰時(shí)刻。步驟四、將步驟三的分析結(jié)果按照坐標(biāo)系(t，ο)繪制出相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析曲線并進(jìn)行顯示，其中t表示GPS星時(shí)，σ表示數(shù)據(jù)誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，地面計(jì)算機(jī)提取總線監(jiān)視器存儲(chǔ)的某一時(shí)間段的測(cè)試數(shù)據(jù)，首先通過(guò)GPS遙測(cè)判讀確保這一段數(shù)據(jù)是在GPS接收機(jī)完成整秒收斂以后生成的。
3.如權(quán)利要求1所述的星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，偽距精度評(píng)估時(shí)，采用對(duì)高度角在10度以上的衛(wèi)星偽距精度進(jìn)行評(píng)估。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種星載雙頻GPS接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法，在雙頻GPS接收機(jī)的測(cè)試過(guò)程引入總線監(jiān)視器，通過(guò)總線監(jiān)視器按照1Hz的頻率接收、存儲(chǔ)雙頻GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)生成的測(cè)試數(shù)據(jù)；地面計(jì)算機(jī)提取總線監(jiān)視器存儲(chǔ)的某一時(shí)間段的測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行格式整理和編排，即將測(cè)試數(shù)據(jù)中的星時(shí)t、空間三軸坐標(biāo)(X，Y，Z)、運(yùn)行速度(Vx，Vy，Vz)以及偽距、載波相位提取出來(lái)，按照GPS仿真器中理論數(shù)據(jù)的生成格式重新進(jìn)行編排；分別對(duì)定位數(shù)據(jù)精度、偽距精度以及載波相位精度進(jìn)行分析；該方法提高了事后的數(shù)據(jù)分析精度。
文檔編號(hào)G01S19/23GK102540207SQ20111041015
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者于忠江, 張亮, 徐健, 馬舒潔 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部