一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备的制作方法

1.本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备。


背景技术：

2.目前，国内还未有导航信号可用性监测和干扰监测一体化设计的设备，类似设备仅有单独的干扰监测设备或卫星导航完好性监测接收机，不具备卫星导航系统区域可用性综合评估的能力，也没有一体化集成，针对卫星导航领域的应用特点，将卫星导航系统频段内的干扰监测与卫星信号的完好性评估结合起来完成区域服务质量监测、干扰检测、干扰定向及定位、导航卫星临空预报、区域完好性及可用性分析、可用性信息发布等功能，给出卫星导航区域服务质量的综合评估结果。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备。本发明能够实现卫星导航频段内干扰信号的检测与参数估计，实现对一定区域内卫星导航信号完好性的监测，并根据干扰监测与卫星导航信号完好性监测的结果，进行综合评估，实现一定区域内卫星导航系统可用性的综合评估。
4.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
5.一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，包括一体化监测天线和卫星导航区域服务质量综合评估主机；所述一体化监测天线用于接收导航信号和干扰信号，卫星导航区域服务质量综合评估主机用于监测干扰信号和导航信号的可用性，并且结合干扰信号和导航信号的监测结果得出区域服务质量综合评估结果；
6.所述卫星导航区域服务质量综合评估主机包括导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元和监控与数据处理单元；
7.干扰监测单元用于对干扰信号完成射频下变频、基带处理、干扰接收通道的控制、干扰频率扫描、链路放大增益的控制、干扰信号的检测与参数估计和干扰波达方向估计，并将干扰检测的结果上报至监控与数据处理单元；
8.导航信号可用性监测单元用于将导航信号的接收下变频为基带信号，通过对基带信号的捕获跟踪处理实现导航信号的解调，进而提取包括伪距、载波相位、载噪比、电文信息在内的观测量信息，通过对观测量信息的比对，判断当前可见卫星信号的可用性，并预报当前可见卫星号及数量，并将监测结果传输给监控与数据处理单元；
9.监控与数据处理单元用于对设备的运行状态监控、监测得到数据的综合评估和监测评估结果的输出；根据导航信号可用性和干扰的功率、频率、方位判断一定范围内的导航信号服务质量并给出服务质量的综合评估结果；所述服务质量包括干扰影响范围、干扰影响频点，在一定区域内的可用星数量、频点和导致的定位精度损失。
10.进一步的，所述一体化监测天线包括干扰监测天线、卫星导航信号监测天线、可控
低噪放、开关矩阵、电子罗盘和监控模块；
11.所述干扰检测天线接收到干扰信号后，经过可控低噪放放大，并在开关矩阵进行通道选择发送给干扰检测单元；
12.所述卫星导航信号监测天线接收到导航信号后，经过低噪放放大通过射频线缆将放大后的射频信号发送给导航信号可用性监测单元；
13.所述电子罗盘用于实现天线姿态的测量，并将天线的姿态信息传送给干扰检测单元；
14.所述监控单元用于接收来自导航信号可用性监测单元的指令，并完成可控低噪放放大倍数的控制和开关矩阵通道的选择与监控。
15.进一步的，所述卫星导航区域服务质量综合评估主机还包括时频单元，所述时频单元为导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元和监控与数据处理单元提供时频信息。
16.进一步的，还包括供电分配单元，所述供电分配单元用于设备提供工作电压。
17.本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
18.1、本发明能够实现卫星导航频段内干扰信号的检测与参数估计，实现对一定区域内卫星导航信号可用性的监测，并根据干扰监测与卫星导航信号可用性监测的结果，进行综合评估，实现一定区域内卫星导航系统服务质量的综合评估。
19.2、本发明便于实现小型化，各个功能单元进行小型化、集成化设计，天线集成了干扰监测天线和卫星导航信号监测天线，可用性监测主机对卫星导航的完好性监测和干扰的测向定位进行了一体化的集成。
附图说明
20.图1是本发明实施例的组成框图。
21.图2是本发明实施例的监测天线原理图。
22.图3是本发明实施例的干扰监测的原理图。
23.图4是本发明实施例的可用性监测的原理图。
24.图5是本发明实施例的区域服务质量综合评估原理图。
具体实施方式
25.下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
26.一种便携式卫星导航区域导航服务质量综合评估设备设计方法，包括：一体化监测天线和卫星导航区域服务质量综合评估主机；
27.一体化监测天线由干扰监测天线、卫星导航信号监测天线、可控低噪放、开关矩阵、电子罗盘和监控模块组成。一体化监测天线负责导航信号及干扰信号的接收，一体化监测天线的定姿；
28.卫星导航区域服务质量综合评估主机由导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元、监控与数据处理模块、时频模块、供电分配单元及电池组成。负责干扰信号监测和导航信号可用性监测、结合干扰和导航信号的监测结果给出区域服务质量综合评估结果。
29.一体化天线检测天线各部分实现的功能：
30.导航信号被接收后经过低噪放放大通过射频线缆将放大后的射频信号直接传送给可用性监测单元。
31.干扰信号被接收后经过可控低噪放放大，开关矩阵通道选择，在七路信号中选择两路传送给干扰监测单元。
32.电子罗盘实现一体化监测天线姿态的测量，并将天线姿态信息传送给干扰监测单元；
33.天线上的监控单元接收可用性监测主机发送过来的控制指令，完成可控低噪放放大倍数、开关矩阵通道选择的控制与监控。
34.卫星导航区域服务质量综合评估主机各部分实现的功能：
35.干扰监测单元完成干扰信号的射频下变频、基带处理、干扰接收通道的控制、干扰频率扫描及链路放大增益的控制、干扰信号的检测与参数估计，其中干扰的检测包括干扰的有无、干扰的频率、功率、带宽等参数、干扰波达方向估计；干扰监测过程如图4所示，首先进行干扰有无的检测，检测到干扰后对干扰参数进行估计，然后判断干扰的个数，并对干扰进行测向，并将干扰检测的结果通过专用接口上报监控与数据处理模块；
36.导航信号可用性监测单元主要将导航信号的接收下变频为基带信号，通过对基带信号的捕获跟踪处理实现导航信号的解调，进而提取伪距、载波相位、载噪比、电文信息等观测量信息，通过对观测量信息的比对，判断当前可见卫星信号的可用性，并预报当前可见卫星号及数量；可用性监测的过程如图3所示，在解析电文后，提取观测量信息，然后并行通过对观测量信息的处理，评估当前可见卫星的可用性；最后将监测结果传输给监控与数据处理单元；
37.监控与数据处理单元负责对设备运行状态的整体监控，并将干扰检测的结果和卫星信号可用性的监测结果汇总，从而进行综合评估，即根据信号的可用性和干扰的功率、频率、方位判断一定范围内的导航信号服务质量；服务质量评估的过程如图5所示，服务质量包括干扰影响范围、干扰影响频点，在一定区域内的可用星数量、频点及可能导致的定位精度损失等，并给出服务质量的综合评估结果。
38.时频模块负责为设备内部各个单元提供标准时频信息；供电分配单元负责给各个模块提供分配合适的工作电压，电池为整个设备野外使用提供电力供应。
39.本实施例由一体化监测天线和卫星导航区域导航服务质量综合评估主机两部分组成，其中一体化监测天线负责导航信号及干扰信号的接收，天线的定姿，可用性监测主机负责干扰信号和导航信号的监测、可用性综合评估。设备的组成原理如图1所示。
40.一体化监测天线由干扰监测天线、卫星导航信号监测天线、可控低噪放、开关矩阵、电子罗盘和监控模块组成。一体化天线组成如图2所示。干扰监测天线由7个偶极子天线组成，7个偶极子天线围成一个圆圈，圆心为一个导航监测用微带天线，天线后端接有低噪放，导航信号经过低噪放放大后直接传输给区域可用性监测主机，干扰信号经低噪放放大后经7选2开关矩阵选择两路信号传输给区域可用性监测主机，监控模块实现对开关矩阵和低噪放的控制。
41.导航信号被接收后经过低噪放放大通过射频线缆将放大后的射频信号直接传送给可用性监测单元。
42.干扰信号被接收后经过可控低噪放放大，开关矩阵通道选择，在七路信号中选择
两路传送给干扰监测单元。
43.电子罗盘实现一体化监测天线姿态的测量，并将天线姿态信息传送给干扰监测单元。
44.天线上的监控单元接收可用性监测主机发送过来的控制指令，完成可控低噪放放大倍数、开关矩阵通道选择的控制与监控。
45.卫星导航区域服务质量综合评估主机由导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元、监控与数据处理模块、时频模块、供电分配单元及电池组成。负责干扰信号监测和导航信号可用性监测、结合干扰和导航信号的监测结果给出区域服务质量综合评估结果。
46.干扰监测单元完成干扰信号的射频下变频、基带处理、干扰接收通道的控制、干扰频率扫描及链路放大增益的控制、干扰信号的检测与参数估计、干扰波达方向估计，并将干扰检测的结果通过专用接口上报监控与数据处理模块，干扰监测原理如图3所示；
47.导航信号可用性监测单元主要将导航信号的接收下变频为基带信号，基带信号的捕获跟踪处理，并提取的伪距、观测量等信息，完成卫星导航信号质量监测、数据质量监测、可见星临空预报等处理，并将监测结果传输给监控与数据处理单元，可用性监测的原理如图4所示；
48.监控与数据处理单元负责对设备运行状态的整体监控、监测得到数据的综合评估和监测评估结果的输出。根据导航信号可用性和干扰监测的结果综合评估一定范围内的卫星导航区域服务质量，包括服务质量等级划分和服务质量范围分析，最后给出卫星导航系区域服务质量综合评估结果，区域服务质量综合评估原理如图5所示；
49.时频模块负责为设备内部各个单元提供标准时频信息；
50.供电分配单元负责给各个模块提供分配合适的工作电压，电池为整个设备野外使用提供电力供应。

技术特征：
1.一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，其特征在于，包括一体化监测天线和卫星导航区域服务质量综合评估主机；所述一体化监测天线用于接收导航信号和干扰信号，卫星导航区域服务质量综合评估主机用于监测干扰信号和导航信号的可用性，并且结合干扰信号和导航信号的监测结果得出区域服务质量综合评估结果；所述卫星导航区域服务质量综合评估主机包括导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元和监控与数据处理单元；干扰监测单元用于对干扰信号完成射频下变频、基带处理、干扰接收通道的控制、干扰频率扫描、链路放大增益的控制、干扰信号的检测与参数估计和干扰波达方向估计，并将干扰检测的结果上报至监控与数据处理单元；导航信号可用性监测单元用于将导航信号的接收下变频为基带信号，通过对基带信号的捕获跟踪处理实现导航信号的解调，进而提取包括伪距、载波相位、载噪比、电文信息在内的观测量信息，通过对观测量信息的比对，判断当前可见卫星信号的可用性，并预报当前可见卫星号及数量，并将监测结果传输给监控与数据处理单元；监控与数据处理单元用于对设备的运行状态监控、监测得到数据的综合评估和监测评估结果的输出；根据导航信号可用性和干扰的功率、频率、方位判断一定范围内的导航信号服务质量并给出服务质量的综合评估结果；所述服务质量包括干扰影响范围、干扰影响频点，在一定区域内的可用星数量、频点和导致的定位精度损失。2.根据权利要求2所述的一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，其特征在于，所述一体化监测天线包括干扰监测天线、卫星导航信号监测天线、可控低噪放、开关矩阵、电子罗盘和监控模块；所述干扰检测天线接收到干扰信号后，经过可控低噪放放大，并在开关矩阵进行通道选择发送给干扰检测单元；所述卫星导航信号监测天线接收到导航信号后，经过低噪放放大通过射频线缆将放大后的射频信号发送给导航信号可用性监测单元；所述电子罗盘用于实现天线姿态的测量，并将天线的姿态信息传送给干扰检测单元；所述监控单元用于接收来自导航信号可用性监测单元的指令，并完成可控低噪放放大倍数的控制和开关矩阵通道的选择与监控。3.根据权利要求1所述的一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，其特征在于，所述卫星导航区域服务质量综合评估主机还包括时频单元，所述时频单元为导航信号可用性监测单元、干扰信号监测单元和监控与数据处理单元提供时频信息。4.根据权利要求3所述的一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，其特征在于，还包括供电分配单元，所述供电分配单元用于设备提供工作电压。

技术总结
本发明公开了一种便携式卫星导航区域服务质量综合评估设备，属于卫星导航技术领域。其包括一体化监测天线、卫星导航监测接收单元、干扰监测接收单元、监控与数据处理单元、时频单元、供电分配模块及电池组成。本发明采用组合化、小型化设计，将卫星导航干扰监测与导航信号监测功能进行集成，使设备能够实现卫星导航频段内干扰的实时检测与测向定位和卫星导航各频点信号的可用性监测，并根据干扰监测和完好性监测的结果对区域内卫星导航系统的服务质量给出综合评估。本发明能够实现一定区域内卫星导航系统可用性的综合评估。域内卫星导航系统可用性的综合评估。域内卫星导航系统可用性的综合评估。


技术研发人员：范广伟
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/8