CN114900247B - 一种双伪码双向比对的智能化测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双伪码双向比对***测试装置，通过根据被测装置的数据协议进行数据格式转换，将被测数据协议注入到双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元中，分别利用双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元进行自动化测量，将测试结果传送到智能控制及数据处理单元进行时差数据的处理计算，并最终时差测量结果进行统计分析，确认被测双伪码装置的性能水平；解决当前对双伪码双向时间比对***测试评估困难的问题，进行快速便捷的完成***指标的性能测试与评估。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备测试技术领域，尤其涉及一种双伪码双向比对的智能化测试装置。
背景技术
卫星双向时间比对方法是一种高精度的时间传递技术，它利用地球同步通信卫星转发时间传递地球站间的定时调制信息，实现各站时间信息交互和高精度时差测量。近年来随着卫星通信与伪码扩频技术的进步，使得卫星双向时间传递***的精度进一步提升，目前卫星双向时间传递已经成为国际原子时(TAI)计算、标准时间溯源的主要手段，并在高精度站间同步、无线电导航等领域广泛应用。基于双伪码的卫星双向时间比对技术属于下一代卫星双向时间比对技术，具有占用带宽窄，时间比对精度高等特点。双伪码的双向比对算法比较复杂，需要三次调制实现双伪码信号的生成发射，而在接收时还需要对其进行多环路的跟踪解调。
基于双伪码的卫星双向时间比对技术属于下一代卫星双向时间比对技术，具有占用带宽窄，时间比对精度高等特点。双伪码的双向比对算法比较复杂，需要三次调制实现双伪码信号的生成发射，而在接收时还需要对其进行多环路的跟踪解调。双伪码信号在频域上的频谱是***的，而且是可变的，这对***性能的综合评估带来非常大的困扰。当前双伪码双向时间比对设备的研制工作取得了一些进展，并逐步出现样机设备，但并没有特别简单易行的方式对不同带宽，不同编码方式的装置进行智能化测试，只能针对某一种设备进行针对性地开发测试***，测试消耗较大，不能快速便捷的完成***指标的性能测试与评估。
近年来双伪码时间比对技术以其实时性好，占用带宽资源小，比对精度高的特点越来越受到人们的关注，也涌现出组网应用的趋势。在多平台组网应用时，一般都需要进行实时地数据传输，以充分发挥其优势，但由于双伪码双向比对装置的通道本身数据传输能力受限，参与组网的比对平台数量受数据传输能力的限制，其组网规模不能实质性增加。如果利用诸如分时比对、其他信道传输数据等方式规避该问题，又会破坏***实时性的需求，因此如何解决组网数据交互，提升组网规模问题非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双伪码双向比对***测试装置可以对双伪码双向比对***的性能进行评估，解决当前对双伪码双向时间比对***测试评估困难的问题。
一种双伪码双向比对***的智能化测试装置，用于对双伪码卫星双向比对精度的测试验证，包括：
信号处理单元，信号连接被测装置，用于提供标准射频信号；
信号测试单元，信号连接所述信号处理单元，用于数据的交互，进行自动化测量；
控制及数据处理单元，与所述信号处理单元和信号测试单元信号连接，用于***控制与状态监测；
其中，所述测试装置与被测装置在同一时间基准和频率基准驱动下进行工作，所述测试装置通过所述信号处理单元匹配计算被测装置的带宽、中心频率，子载波频率、伪码速率、功率等参数。
在其中一个实施例中，所述信号处理单元包括信号自适应装置，输出被测中频双伪码信号，用于将被测信号自适应到中频，将标准中频信号自适应到被测装置的输入频率及功率范围。
在其中一个实施例中，所述信号测试单元包括发射测试单元和接收测试单元，所述发射测试单元的信号输入端与所述信号自适应装置的输出端通过串口相连；所述接收测试单元的信号输出端与所述信号自适应装置的输入端通过串口相连，用于标准双伪码信号的生成和解调。
在其中一个实施例中，所述信号处理单元将被测数据协议注入到所述发射测试单元和接收测试单元中，通过所述发射测试单元和接收测试单元进行自动化测量，将测试结果传送到所述控制及数据处理单元进行时差数据的处理。
在其中一个实施例中，所述控制及数据处理单元还用于将时差测量结果进行统计分析，确认被测装置的性能水平。
在其中一个实施例中，所述信号处理单元采用数字处理芯片。
一种电子设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现以上任一项实施例所述的方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现以上任一项实施例所述的装置。
一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，可用来实现以上任一项实施例所述的装置。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明这种双伪码双向比对***测试装置通过根据被测装置的数据协议进行数据格式转换，将被测数据协议注入到双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元中，分别利用双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元进行自动化测量，将测试结果传送到智能控制及数据处理单元进行时差数据的处理计算，并最终时差测量结果进行统计分析，确认被测双伪码装置的性能水平；解决当前对双伪码双向时间比对***测试评估困难的问题，进行快速便捷的完成***指标的性能测试与评估。
附图说明
图1是本发明一种双伪码双向比对***测试装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
卫星时钟同步授时技术在军事、科技和经济生活等领域中都有广泛应用。卫星时钟同步主要完成两方面的工作:第一，精确确定用户时钟相对于标准时间的偏差；第二，在两个或两个以上的不同地点实现时钟同步。
卫星时钟同步技术为全世界用户提供了一个时间同步基准。卫星导航***都有自己的***时间，该时间均与UTC时间进行比对，卫星导航***的时间与UTC时间的差值一般保持在一定范围内。如北斗是BDT与UTC的钟差保持在100ns以内(模1s)。导航电文中发布本***时间与UTC时间的差值，因此用户通过接收导航卫星信号，恢复出导航***时间，就可以恢复出UTC时间。事实上，卫星导航***已成为UTC时间的主要传播手段。
卫星时钟卫星授时就是利用卫星作为时间基准源或转发中介，通过接收卫星信号和进行时延补偿的方法，在本地恢复出原始时间的这一过程。根据工作原理，卫星授时分为RNSS授时和RDSS授时两种方式。
卫星如载有高精度时间源，其导航信号根据该时间源产生，用户通过接收多颗卫星信号实现伪距测量及定位解算,从而实现自身的时间同步，这种定位或授时方式称为RNSS定位或授时，如GPS、GALILEO和目前正在建设的北斗卫星导航***；RNSS授时又分为定位定时和位置保持定时两种方式，定位定时是指用户实现定位解算时实现时间同步；位置保持定时是指用户在位置不变情况下，只需接收到1至2颗卫星即可实现维持给定精度的定时。
如卫星本身没有高精度时间源，通过接收地面站的信号再进行延时确定的转发，该过程称为RDSS授时或转发式授时，如CAPS、北斗卫星导航实验***等。
RDSS授时有两种方式：一种为双向授时，在该种方式中，用户需向卫星发送请求，再接收卫星应答信息；另一种为单向授时，用户仅接收卫星下行信号，这种方式适于低动态用户。单向授时模式下，用户需要获得自身的精确位置。目前常用的有两种方法：一种为利用GPS辅助定位，将定位结果进行坐标转换后输入接收机；另一种方法为利用高程辅助定位，由于目前已有三颗RDSS卫星，将高程作为虚拟的第四颗星，则通过解定位方程可实现定位。在RDSS授时中，由于RDSS导航电文中包含的为一分钟更新一次的卫星位置，因此卫星位置的计算一般通过插补拟合的方式获得。
在科技的发展下卫星时钟同步也得到了广泛应用，比如工业、科研、航空航天、公共场所等领域都用到了卫星时钟同步，卫星时钟同步以卫星时间为基准授时准确，替代了传统钟表授时的单一和时间误差大等缺点。
卫星时钟同步是指接收卫星信号，并通过NTP网络协议进行对时的时间服务器。NTP网络时间服务器配置卫星信号接收机，可接收卫星信号，并使用网络信号授时，每路网口都为独立局域网互不干扰，卫星时钟同步可以给多种不同的时间***进行授时。
卫星时钟授时原理：
HR-901GB北斗NTP网络时间服务器利用卫星天线接收GPS北斗卫星时间信息，通过同轴线缆传输给时间服务器，时间服务器通过内部接收机接收卫星信号对本机进行时间同步，然后通过NTP网络协议传输给指针式子钟及其他网络终端设备，使终端设备和时间服务器时间同步，该时间服务器还可以通过串口信息给串口终端设备授时，通过1PPS同步脉冲信号对时间服务器进行测试。
卫星时钟守时原理：
HR-901GB北斗NTP网络时间服务器通过接收卫星信号给终端设备授时的，当时间服务器失去卫星信号的情况时，就不能保证时间准确性了，这就需要时间服务器具守时功能。时间服务器内置高精度温补晶振，在卫星失锁的情况下，还可以实现长时间、高精度的守时功能，并提供准确时间信息和脉冲输出时间，是建立时间尺度和实现时间统一的专用授时仪器。时间服务器也可选择恒温晶振、铷原子钟、驯服恒温晶振模块、驯服铷钟模块等守时精度更高的模块。
参阅图1，一种双伪码双向比对***的智能化测试装置，用于对双伪码卫星双向比对精度的测试验证，包括：
信号处理单元1，信号连接被测装置，用于提供标准射频信号；
信号测试单元2，信号连接所述信号处理单元1，用于数据的交互，进行自动化测量；
控制及数据处理单元3，与所述信号处理单元1和信号测试单元2信号连接，用于***控制与状态监测；
其中，所述测试装置与被测装置在同一时间基准和频率基准驱动下进行工作，所述测试装置通过所述信号处理单元1匹配计算被测装置的带宽、中心频率，子载波频率、伪码速率、功率等参数。
本发明可对各类双伪码双向比对装置进行测试评估，但是需要被测装置预先公开码型、子载波频率、载波频率及数据格式等关键参数，以此来计算和配置本装置内部的参数，从而实现智能化测试。
在具体工作时，需要按照被测双伪码双向比对的具体参数将本装置内部载波频率、子载波频率、码速率、码型、数据传输格式等进行预置，然后本发明自动产生标准双伪码信号，以及接收被测双伪码信号及解算时差测量信息，最终完成双伪码双向比对装置的性能测试与评估。
进一步地，本发明一种双伪码双向比对***测试装置的较佳的实施例中，所述信号处理单元1包括信号自适应装置11，输出被测中频双伪码信号，用于将被测信号自适应到中频，将标准中频信号自适应到被测装置的输入频率及功率范围。
进一步地，本发明一种双伪码双向比对***测试装置的较佳的实施例中，所述信号测试单元2包括发射测试单元21和接收测试单元22，所述发射测试单元21的信号输入端与所述信号自适应装置11输出端通过串口相连；所述接收测试单元22的信号输出端与所述信号自适应装置11输入端通过串口相连，用于标准双伪码信号的生成和解调。
比对测试装置的信号处理单元1射频信号输入端与被测装置信号相连，信号自适应装置11的中频信号输出端输出被测中频双伪码信号，并与发射测试单元21的信号输入端相连；信号处理单元1的射频信号输出端与被测装置相连，提供标准射频信号；而信号处理单元1的信号自适应装置11输入端与接收测试单元22的信号输出端相连；控制及数据处理单元3分别与发射测试单元21和接收测试单元22通过串口连接，用于数据的交互。控制及数据处理单元3与信号处理单元1通过串口连接，用于***控制与状态监测。
进一步地，本发明一种双伪码双向比对***测试装置的较佳的实施例中，所述信号处理单元1将被测数据协议注入到所述发射测试单元21和接收测试单元22中，通过所述发射测试单元21和接收测试单元22进行自动化测量，将测试结果传送到所述控制及数据处理单元3进行时差数据的处理。
进一步地，本发明一种双伪码双向比对***测试装置的较佳的实施例中，所述控制及数据处理单元3还用于将时差测量结果进行统计分析，确认被测装置的性能水平。
进一步地，本发明一种双伪码双向比对***测试装置的较佳的实施例中，所述信号处理单元1采用数字处理芯片。
中频数据有两种获取方式：1)由接收天线和射频前端获取，其中的射频前端可以采用商用芯片；2)利用数据输入模块获取，其中数据输入模块的数据既可以来源于利用射频前端采集得到的中频数据，也可以来源于信号模拟器模拟的中频数据。
射频前端采集的数据，通过微处理器，将串行采集的数据转换为并行输出数据，并输入到缓冲区，由数据传输接口传送至后续处理环节。所述微处理器为FPGA(FieldProgrammable Gate Array)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、ARM(AdvancedRISC Machines)或DSP(Digital Signal Processor)等，所述传输接口为USB、以太网或PCIe等。
计算机中存储的中频数据，通过传输接口，输入到微处理器中，将并行输入的数据转换为串行数据，并输入到缓冲区，传送至后续的处理环节。
在获得射频前端或数据输入模块传送的信号后，为每个卫星信号设计一个相关器，称为单通道相关器，单通道相关器由相关运算、信号测量及寄存器组构成：相关运算部分实现载波及码的剥离，由载波NCO(Numerically-Controlled Oscillator)、码NCO、码发生器、混频器、载波相位累加、码相位累加和清零等环节构成；信号测量部分实现码相位、载波相位及多普勒频移等的提取；寄存器组包含载波和码NCO的控制寄存器、累加清零寄存器和测量中断寄存器等。
按照实现相关器的处理器不同，分为硬件相关器和软件相关器，其中硬件相关器在微处理器中实现，软件相关器在计算机中实现，二者功能完全相同，不同的只是驱动方式，硬件相关器由时序基准信号驱动，而软件相关器由逻辑时序基准信号驱动。
相关器的输出传送到后续基带处理和导航解算环节，完成卫星导航任务。
基带处理包括载波和码信号的捕获和跟踪。捕获可以通过时域或频域进行：时域捕获主要通过线性搜索在时域完成，常用的算法有N中取M及Tang检测算法；频域捕获主要采用FFT(Fast Fourier Transform)将相关的卷积运算转换到频域做乘法运算。
双伪码双向比对测试装置与被测双伪码比对装置通过标准电缆进行连接。双伪码双向比对测试装置在智能控制及数据处理单元控制下匹配计算被测双伪码比对装置的带宽、中心频率，子载波频率、伪码速率、功率等参数，并利用前端信号适应性处理单元将被测信号自适应到中频，将标准中频信号自适应到被测装置的输入频率及功率范围。对存储的数据进行时域、频域、调制域、相关域、测量域、数据域和服务域评估，并与监测评估模板比较分析，时域、频域、调制域、相关域、测量域均正常，数据域和服务域指标均异常，E03卫星无电文。
性能测试时，首先智能控制及数据处理单元要根据被测双伪码比对装置的数据协议进行数据格式转换，将被测数据协议注入到双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元中，用于标准双伪码信号的生成和解调，确保双方能够完成比对数据解算。然后分别利用双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元进行自动化测量，将测试结果传送到智能控制及数据处理单元进行时差数据的处理计算，并最终时差测量结果进行统计分析，确认被测双伪码装置的性能水平。
一种电子设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现如以上任一项所述的装置。
具体地，处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，以通过总线连接为例。处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的级联渐进网络等。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序/指令以及功能模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络(比如通过通信接口)连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如以上任一项所述的装置。
前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。
尽管此处所述的主题是在结合操作***和应用程序在计算机***上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机***配置来实践，包括手持式设备、多处理器***、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所本申请的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
综上所述，本发明这种双伪码双向比对***测试装置通过根据被测装置的数据协议进行数据格式转换，将被测数据协议注入到双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元中，分别利用双伪码信号发射智能化测试单元和双伪码信号接收智能化测试单元进行自动化测量，将测试结果传送到智能控制及数据处理单元进行时差数据的处理计算，并最终时差测量结果进行统计分析，确认被测双伪码装置的性能水平；解决当前对双伪码双向时间比对***测试评估困难的问题，进行快速便捷的完成***指标的性能测试与评估。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种双伪码双向比对***的智能化测试装置，用于对双伪码卫星双向比对精度的测试验证，其特征在于，包括：
信号处理单元(1)，信号连接被测装置，用于提供标准射频信号；所述信号处理单元(1)包括信号自适应装置(11)，输出被测中频双伪码信号，用于将被测信号自适应到中频，将标准中频信号自适应到被测装置的输入频率及功率范围；
信号测试单元(2)，信号连接所述信号处理单元(1)，用于数据的交互，进行自动化测量；所述信号测试单元(2)包括发射测试单元(21)和接收测试单元(22)，所述发射测试单元(21)的信号输入端与所述信号自适应装置(11)的输出端通过串口相连；所述接收测试单元(22)的信号输出端与所述信号自适应装置(11)的输入端通过串口相连，用于标准双伪码信号的生成和解调；
控制及数据处理单元(3)，与所述信号处理单元(1)和信号测试单元(2)信号连接，用于***控制与状态监测；
其中，所述测试装置与被测装置在同一时间基准和频率基准驱动下进行工作，所述测试装置通过所述信号处理单元(1)匹配计算被测装置的带宽、中心频率、子载波频率、伪码速率、功率。
2.如权利要求1所述的双伪码双向比对***的智能化测试装置，其特征在于，所述信号处理单元(1)将被测数据协议注入到所述发射测试单元(21)和接收测试单元(22)中，通过所述发射测试单元(21)和接收测试单元(22)进行自动化测量，将测试结果传送到所述控制及数据处理单元(3)进行时差数据的处理。
3.如权利要求2所述的双伪码双向比对***的智能化测试装置，其特征在于，所述控制及数据处理单元(3)还用于将时差测量结果进行统计分析，确认被测装置的性能水平。
4.如权利要求1所述的双伪码双向比对***的智能化测试装置，其特征在于，所述信号处理单元(1)采用数字处理芯片。
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