差分问题资料

差分接收机失效分析故障现象多次飞行中，在巡航或任务阶段，几乎每架飞机会出现一次以上的差分A或者B接收机(A和B不会同时出现该故障)，因为搜星数不为零，但解算星数为零，无法进行定位，所导致的导航信息无效。原因分析由GPS定位原理可知，获得GPS卫星的空间位置坐标和卫星到用户接收机的距离测量值，才能解算出用户接收机现在的实际经纬高坐标，精度因子(DOP)是随定位结果一起输出。首先，根据该型差分接收机的说明书OEM6FamilyFirmwareReferenceManual(OM-20000129)，如图所示搜星数和解算星数的含义，猜测飞参中的搜星数为差分接收机搜索到的卫星信号数量(每个GPS卫星因为与接收机距离不同，多普勒频移不同，C/A码不同，使接收机可以分辨出不同的卫星信号)，解算星数为差分接收机在解调出卫星空间位置和距离后，实际进入定位计算之前的卫星数据数量。再通过飞参看接收机状态均无异常，飞机姿态速度高度等都正常，差分A/B接收机不会同时出现该故障，所以判断问题在接收机内部的基带数字信号处理模块部分。以下将对GPS卫星信号的捕获、跟踪角度来说明伪距测量值和卫星导航电文如何获取。GPS接收机内部结构沿其工作流程的先后顺序，分为射频前端处理、基带数字信号处理和定位导航运算三大功能模块。如图所示。射频前端处理模块通过天线接收所有可见GPS卫星的信号，经过滤波放大、下变频至中频、模数转换后转变为数字中频信号。如图所示。基带数字处理模块通过处理射频前端所输出的数字中频信号，复制出于接收到的卫星信号相一致的本地载波和本地伪码信号，从而实现对GPS信号的捕获与跟踪，并且从中获得GPS伪距和载波相位等测量值以及解调出导航电文。接收机基带数字信号处理模块通常采用信号通道的形式，即每一通道各自处理、捕获、跟踪和测量一颗不同可见卫星信号。各个通道各自输出其所跟踪的那颗卫星的GPS测量值和导航电文。搜星数可能为各通道捕获信号数量之和，搜星数为各通道实际输出的信号数量之和，如图所示。在基带数字信号处理模块处理完数字中频信号后，各个通道分别输出其所跟踪的卫星信号伪距、多普勒频移和载波相位等测量值以及信号上解调出来的导航电文。这些卫星测量值和导航电文中的星历参数等信息再经后续的定位导航运算功能模块的处理，接收机最终才能获得GPS定位结果，输出导航信息。根据以上分析，可以判断，是由于信号跟踪阶段的短暂实效，导致了搜星数满足而解算星数为零的现象，各通道的信号跟踪阶段主要由锁相环和锁频环构成，而信号跟踪阶段的硬件部分就是基带数字处理模块中的一部分。一般该模块的故障可能是由硬件性能损耗、接收机所在环境、内存溢出或程序中断，这三个原因中的一个所导致。再回到问题的背景条件中，每次故障中飞机姿态平稳，两个接收机安装位置相近，且在高空中，并且只会有一个接收机故障，且差分B的故障率远高于差分A，所以可能不存在因为信号阻挡、接收机高动态等外在环境所导致的该故障（由于信号阻挡、用户接收机的高动态等原因，信号跟踪环路时常会对正处于跟踪阶段中的卫星信号失锁甚至丢失，丢失后，再重新完成跟踪、位同步和帧同步），该原因还需要详细的接收机各卫星通道状态信息，才能最终判断是不是该原因导致的问题。然后再判断，究竟是由硬件性能损耗，还是内存溢出程序中断，导致了故障，这两个原因也需要通过接收机详细的日志信息来判断到底是哪个原因导致了问题发生。解决方案首先应下载差分接收机中完整的日志消息（获得该次飞行中出现搜星数不为零，解算星为零现象的接收机的日志），根据日志中反馈的接收机具体的各模块故障参数、各卫星通道参数（例如信噪比、误码率，主要看跟踪环路的状态参数），来