北斗导航演讲稿2

1导航应用产品检测中心

技术方案中国航天科技集团公司第八研究院第八〇八研究所

2013-04-222一、项目名称导航应用产品检测中心建设方案3二、项目建设的必要性2.1卫星导航发展特点

随着我国自主研发的第二代北斗导航卫星系统的组网成功，我国卫星应用迎来了前所未有的发展契机，预计2020年我国卫星导航产业年产值达4000亿。

因此，当北斗二代建立以后，导航系统在我国军事国防、民生服务有着光明的应用前景。二、项目建设的必要性2.2航天八院的定位与现状·

定位：

八院卫星导航应用面向“

军、民”高端应用；

开发具有自主知识产权的导航终端类产品并产业化·

现状：

成立了“上海北斗卫星导航平台有限公司”，

与上海交大成立“卫星应用技术联合实验室”；接下页

4二、项目建设的必要性2.2航天八院的定位与现状现状：

808所作为八院技术基础总体单位，初步具备部件级导航终端产品的检测能力，但尚不具备对北斗导航用户终端高精度芯片、抗干扰接收天线以及高速、高灵敏度、高动态多模导航接收机等高端导航终端产品的综合性能的检测能力。5

三、项目建设目标建立导航应用产品：

部件级、整机级和系统级的试验室检测能力；建立导航应用产品：

野外环境综合检测能力

满足军民兼顾的导航终端产品的各种检测试验需求6

四、建设方案4.1整体框架74.2电气性能检测试验室建设方案4.2.1

时频特性测试时频接收机测试系统由：标准时频源、时间间隔测量仪、频标比对器、通用计数器、线性比相仪、数字电压表、分频钟以及主控计算机组成。开展以下测试项目（接下页）84.2.1时频特性测试（1）定时偏差和定时稳定度测试采用标准时间分析法对定时偏差和定时稳定度进行测试91PPS(UTC)5MHz/10MHz1PPS标准时频源计算机被测时频接收机时间间隔测量设备图2定时偏差和定时稳定度测量框图4.2.1时频特性测试（2）定位偏差测试定位偏差的测试只需：对标准接收天线的座标值进行定标后；用相应的坐标换算软件即可开展定位偏差的测试。104.2.1时频特性测试（3）频率稳定度测试当取样时间τ为1s、10s、100s时采用

频差倍增

测频法，当取样时间τ为1d时采用标准时间分析法。115MHz/10MHz外频标5MHz/10MHz标准时频源频标比对器通用计数器被测时频接收机计算机图3频率稳定度/内装晶振频率偏移测量框图4.2.1时频特性测试（4）频率偏移测试本项目采用

模拟比相法，对频率偏移参数进行测试，测量框图如图4所示。125MHz/10MHz5MHz/10MHz标准时频源线性比相仪被测时频接收机数字电压表计算机图4频率偏移测量框图4.2.1时频特性测试（5）内装晶振频率偏移测试本项目采用频差倍增

测频法对内装晶振频率偏移参数进行测试，测量框图如图3所示。135MHz/10MHz外频标5MHz/10MHz标准时频源频标比对器通用计数器被测时频接收机计算机图3频率稳定度/内装晶振频率偏移测量框图4.2.1时频特性测试典型的时频接收机技术指标要求。表1。14序号项目名称技术要求序号项目名称技术要求1捕获时间3s~30min5定时稳定度10ns~100ns2跟踪锁定时间5s~6h6频率稳定度5×10-13/d3定位偏差~7频率偏移1×10-12~1×10-84定时偏差30ns~300ns4.2.1时频特性测试时频接收机测试系统所能达到的

预期技术指标如下：定位偏差：3m~10m；定时偏差：30ns~100ns；定时稳定度：10ns~100ns；频率稳定度：5×10-13/d；频率偏移：1×10-12~1×10-11。154.2.2接收天线测试这里的天线主要是指卫星地面应用终端的天线，用于接收导航信号和发送短报文信号。测试内容包括：

反射系数、天线增益、方向图、极化方向等几个方面·接收天线测试系统：

信号源、矢量网络分析仪、功率计、数字电压表组成；

所需的测试环境：全电波暗室（带转台及控制系统、天线塔）164.2.2接收天线测试（1）反射系数测试反射系数测试采用矢量网络分析仪法，系统连接框图如图5所示。图5天线反射系数测量原理框图174.2.2接收天线测试（2）方向图测试

矢量网络分析仪法测量天线方向图的系统连接框图如图6所示。

在本项目测试中，可以同时测得天线的增益184.2.2接收天线测试接收天线测试系统所能达到的预期技术指标如下：频率范围：50MHz～6GHz；驻波：≥1.0，准确度：5%；动态范围：90dB，准确度：±1.0dB；分析带宽：1Hz~5MHz；转台控制分辨率：0.2°，定位准确度：0.4°。194.2.3发射机电性能测试北斗卫星导航（RDSS）具有上下行双向传输的特点。因此需对导航终端的发射模块进行相关参数的测试。测试内容主要包括：

频率精度、相位噪声、信号电平（功率）、信号带宽、

相位误差、调制等参数

系统由标准信号分析仪组成，测试系统连接框图如下20被测导航接收机标准信号分析仪图7发射机性能测试连接框图4.2.3发射机电性能测试发射机性能测试系统所能达到的技术指标如下：频率范围：50MHz～6GHz；电平测量范围：20dBm～-110dBm，测量不确定度：0.3dB（小于3.6GHz）；显示平均噪声电平：-150dBm/Hz；相位噪声：-128dBc（10kHz频偏，640MHz载频）；1dB压缩点：13dB（小于3.6GHz）；动态范围：90dB，准确度：±1.0dB。214.2.4高低温测试（射频）测试主要目的：被测设备在低温、高温和温度变化的环境下的使用、存储能力。（参考GB/T2426.1-2008和GB/T2426.2-2008）框图见下页224.2.4高低温测试（射频）测量框图234.2.4高低温测试（射频）系统由卫星信号模拟器、信号分析设备、专用高低温箱、载物旋转台、测试软件组成。其中软件主要实现以下四个主要功能：控制高低温箱的温度调节；控制卫星信号模拟器产生既定的导航信号以及加载的轨迹数据等；控制信号分析设备，提供被测样品工作电源，收集被测样品数据；进行计算比对，获得测试结果。244.3导航信号仿真实验室建设导航信号仿真实验室的功能为：支持模拟北斗、GPS、Glonass和Galileo四种导航卫星系统实现最多24颗卫星用于混模接收机验证动态场景中支持最高10000m/s的相对运行速度、2000g的加速度包含多径、大气层(电离层和对流层)状态模拟，运动载体姿态和旋转效果模拟

实验室环境包括：标准无线电实验室/电波暗室，两个部分。（即无线和馈线两种模式）25导航信号仿真实验室建设主要测试项目：导航信号仿真测试

电磁兼容性能测试

内场导航对抗测试26导航信号仿真实验室建设主要测试参数：（10子项）27启动时间重捕获时间灵敏度定位精度速度精度里程误差方位角误差闭环抗干扰测试1pps可靠性测试（“卫星闰秒场景”/“卫星电文阶跃场景”/“穿越国际日期变更线场景”）启动时间测试首次定位时间（TTFF）用于衡量接收设备信号搜索过程的快慢程度，搜索过程，也称“信号捕获”。典型类接收机指标：冷启动时间：30s；温启动时间：20s；热启动时间：5s测量系统性能指标：时间测量分辨率：0.01s最大允许误差：±0.5s/1d28导航信号仿真测试导航信号仿真实验室建设

29重捕获时间

重捕获时间是指在接收设备丢失所有卫星信号的状态下，重新接收到信号并成功获取第一个有效数据所需要的时间。典型类接收机指标：没有正确的星历数据：30s；有正确的星历数据：20s；快速失锁重捕技术：1s测量系统技术性能：时间测量分辨率：0.01s；最大允许误差：±0.5s/1d灵敏度测试

灵敏度测试通常是验证在单颗卫星下的接收机C/N0值，同时还需验证在使用多颗卫星定位状态下的灵敏度指标。灵敏度性能通常考核捕获灵敏度和跟踪灵敏度。30导航信号仿真测试导航信号仿真测试灵敏度测试典型导航接收机的指标频率范围：1GHz～2GHz捕获灵敏度：-133dBm跟踪灵敏度：-138dBm测试系统性能指标支持多模型号测试频率范围：1GHz～2GHz捕获灵敏度：-145dBm跟踪灵敏度：-150dBm单边带相噪SSB(20kHz偏移)：-122dBc/Hz（载频1GHz)31定位精度测试

静态定位精度验证被测件在静止状态下上报的位置信息和模拟器预设位置的差异。动态定位精度验证被测件在动态移动条件下的定位精度。典型类接收机技术指标优于水平10m（2RMS，DOP＜6）测量系统性能指标定位精度准确度：0.05m32导航信号仿真测试速度精度测试

用信号模拟器模拟出各种不同速度值（如：30km/h、70km/h、90km/h、120km/h、150km/h等）,分别记录接收设备输出的实测速度。典型类接收机技术指标水平方向优于0.5m/s测量系统性能指标速度测量准确度：0.01m/s33导航信号仿真测试里程误差测试

里程误差是测量导航接收设备装置所记录的运载工具的行驶距离的准确性。典型类接收机技术指标误差要求优于±1%测量系统性能指标里程误差准确度：±0.1%34导航信号仿真测试方位角误差测试

方位角误差是指由子午线方向的北端起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角的准确度。典型类接收机技术指标方位角误差要求优于±1°测量系统性能指标方位角误差准确度：±0.1°35导航信号仿真测试闭环抗干扰测试

导航接收机越来越多被安装在如手机一类的一体化终端中，此时接收机可能受到终端中其他发射信号如大功率的蜂窝数字标准、无线局域网WLAN和蓝牙等影响；在军工应用于时，需验证受到导航接收频带内强CW干扰、带内窄带白噪声以及宽带白噪声干扰时卫星接收机性能是否仍然满足设计要求。36导航信号仿真测试导航信号仿真测试干扰源所能达到的功能和指标：支持北斗、GPS、Glonass和Galileo伪卫星模拟；支持2G-4GHz蜂窝通信标准、2.4G/5GHzWLAN、蓝牙、各种广播等干扰信号模拟；最大输出功率：18dBm；单边带相噪SSB(20kHz偏移)：-122dBc/Hz（载频1GHz)；参考时钟老化率：

1×10–9/day；可设置高达160MHz的宽带高斯白噪声；宽带噪声：＜-142dBc371pps测试

通常导航接收机能产生1PPS的输出信号，该1PPS脉冲与北斗秒时钟同步。导航模拟器支持同步产生1PPS的脉冲信号，通过与接收机1PPS比较可以测试定时精度实现时间差准确度的测试。系统技术指标如下：1pps时间差准确度：0.1ns。38导航信号仿真测试通过产生各种可预见的场景，来考量接收机对于突发情况的应变响应。（如以下三个极端场景案例）极端场景1—“卫星闰秒”39导航信号仿真测试极端场景2—“卫星电文阶跃”40导航信号仿真测试极端场景3—“穿越国际日期变更线”41导航信号仿真测试针对导航设备自身及使用环境，可以做两个基本的电磁兼容测试：传导干扰测试和辐射干扰测试（EMI干扰和EMS敏感度）。EMI测试项目中包括：CE（传导干扰）、RE（辐射、发射）、Harmonic（谐波）、Flicker（闪烁）。EMS测试项目包括：ESD（静电）、EFT（瞬态脉冲干扰）、DIP（电压跌落）、CS（传导抗干扰）、RS（辐射抗干扰）、Surge（浪涌、雷击）、PMS（工频磁场抗扰度）。42电磁兼容性能测试43电磁兼容性能测试

序号测试项目遵循标准1RadiatedEmission辐射骚扰EN55022:2010，CISPR222ConductedEmission传导骚扰EN55022:2010,CISPR223HarmonicCurrentEmission谐波电流骚扰EN61000-3-2:2006+A1:2009+A2:20094Voltagefluctuationandflicker电压闪动EN61000-3-3:20085Electrostaticdischarge静电放电EN61000-4-2:20096RFelectromagneticField射频场强测试EN61000-4-3:2006+A1:2008+A2:20107Fasttransientscommonmode快传共模测试EN61000-4-4:2004+A1:20108Surge浪涌、雷击测试EN61000-4-5:20069Radiofrequencycommonmode无线共模测试EN61000-4-6:200910Voltagedipsandinterruptions电压跌落测试EN61000-4-11:200411MI/PMS工频磁场抗扰度IEC61000-4-2测试项目所依据的标准

复杂电磁环境模拟系统可以为通信对抗实验提供逼真的战场电磁环境，以便对其系统性能和技术指标进行评估。本测试的目的：在可控的环境下，人工模拟产生各种类型的无线电磁波，以此来考量检测被测设备应对复杂电磁环境的能力。44内场导航对抗测试干扰信号所能达到的性能指标：频率范围：10MHz~40GHz；无杂散动态范围：75dB（带宽140MHz）；测量准确度：

±2dB；近端相位噪声：-128dBc/Hz；可以产生各种IQ矢量波形信号、微波射频信号、宽带噪声信号、模拟多径衰落、多普勒频移等。45内场导航对抗测试4.4野外环境试验场建设方案简介：野外开放场地，由6个伪卫星发射站安装在试验场四周高处，天线面向试验场方向构成。试验场中建设高低速导轨、环境模拟实验室、造波池、地形模拟、气候模拟等场地。功能：

建立一个标准的野外环境试验场地能产生北斗、GPS、GLONASS和GALILEO全天候、多模的伪卫星信号；能模拟高速、高动态的组合导航测试；能模拟水上环境、气候环境以及特殊路况环境的测试。464.4.1野外环境试验场的建立（1）伪卫星系统的建立系统建立的原理、要求及相关注意事项，在专家们的方案资料中有所陈述，这里就不再另行介绍.47（1）伪卫星系统的建立伪卫星系统指标48参数GPS模式BD模式GALILEOGLONESS发射频率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输出功率-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm-70dBm~-20dBm功率分辨率5dBm5dBm5dBm5dBm（1）伪卫星系统的建立伪卫星的布局（示意图）49（2）水面环境的建立导航产品最广的服务对象：海军、海洋运输业针对：船/舰使用的导航接收设备；目的：海面颠簸环境设备的工作性能。造波池的技术要求：

造波池尺寸：（100×60×8）米；

造波高：海浪等级：1~6级（0~3米）；试验船的技术要求：

船体长度：（1.5~2.0）m；

试验船载重能力：30Kg~40Kg。50（3）低速导轨的建立目的与作用：用来测试常规速度（170km/h速度以下）动态运动模式下，运动轨迹与标准轨迹的匹配度。51高曲率路段低曲率路段转向路段直线路段图26低速导轨的设计形状简图（4）高速导轨的建立模拟设备在高动态运动环境的工作能力预设指标：

导轨最高速度：200m/s；

导轨直线运行长度：600m；

推进加速度：20g此外：

引入单/多轴转台来实现运动载体的旋转姿态。52（5）外场基线场的建立主要作用：针对外场静态定位精度测试图27北斗短基线网布局图53（6）外场气候区域的建立雨淋环境的建立：模拟出中雨，大雨，暴雨场景盐雾环境的建立：营造出海洋盐雾气候环境，浓度应维持40~60g/l。沙尘环境的建立：沙漠地区，降尘量：60~600L/H544.4.2动态环境测试依靠