本發(fā)明屬于船用北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)接收設(shè)備抗干擾性能測試方法，涉及一種帶內(nèi)和帶邊連續(xù)波干擾閾值確定方法，用于“船用BDS接收設(shè)備性能要求、測試方法及要求的測試結(jié)果”標(biāo)準(zhǔn)中，有關(guān)抗帶內(nèi)和帶邊連續(xù)波干擾性能要求的制定以及相應(yīng)測試環(huán)境條件的建立。

背景技術(shù)：

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)是以人造衛(wèi)星作為導(dǎo)航臺的星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球用戶提供全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)、高精度的導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)，是支持國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和維護(hù)軍事安全不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施。由于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射信號的功率低，同時(shí)面臨復(fù)雜電磁環(huán)境，易受到多種形式的有意或無意干擾，導(dǎo)致接收設(shè)備的導(dǎo)航定位性能下降。因此，抗干擾能力已成為衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備重要的性能指標(biāo)之一。在這樣的背景下，復(fù)雜電磁環(huán)境下的衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備抗干擾能力測試，對設(shè)備的抗干擾設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證及相關(guān)性能標(biāo)準(zhǔn)的制定具有重要意義。

目前，船用BDS接收設(shè)備抗干擾性能的測試方法通常分為室外實(shí)際環(huán)境測試方法和微波暗室測試方法，主要參照國外類似方法，諸如，美國建設(shè)的JAMFEST系統(tǒng)，在室外采用多種干擾源設(shè)置布局，建立一個(gè)真實(shí)的威脅環(huán)境進(jìn)行GPS接收機(jī)的抗干擾測試。美國空軍實(shí)驗(yàn)室和邁阿密大學(xué)構(gòu)建了基于微波暗室的無線抗干擾測試環(huán)境，其中衛(wèi)星信號發(fā)射天線安裝在穹頂結(jié)構(gòu)上，干擾信號發(fā)射天線安裝在旁邊，完成了抗干擾接收機(jī)性能測試。

船用BDS接收設(shè)備抗干擾性能室外實(shí)際環(huán)境測試方法包括測試場地選擇、干擾場景設(shè)置、測試流程及干擾性能評估等三個(gè)方面內(nèi)容，所需測試設(shè)備包括射頻信號發(fā)生器(生成各種類型干擾信號)、干擾信號發(fā)射天線、被測試衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備(含接收天線)、測試記錄分析設(shè)備(安裝有干擾性能評估軟件)。室外實(shí)際環(huán)境測試的測試場地通常選擇空曠地帶，避免周邊樓宇、山體遮擋衛(wèi)星導(dǎo)航信號，最大程度減小對衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備天線接收信號的影響。室外實(shí)際環(huán)境測試的干擾場景設(shè)置包括多干擾源布局安排、遠(yuǎn)場工作條件確定、干擾信號標(biāo)定等三個(gè)方面。首先，在干擾源布局安排方面，多干擾源的方位布局采用均勻布置方式，即多個(gè)干擾信號發(fā)射天線支架(通常為8個(gè)或12個(gè)支架)均勻安裝在地面以被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備天線為圓心0°～360°的圓周上，以8個(gè)支架為例，對所有支架進(jìn)行編號，并將其中4個(gè)支架分別對準(zhǔn)正北(0°)、正東(90°)、正南(180°)及正西(270°)方向，其余支架則依次對準(zhǔn)東北(45°)、東南(135°)、西南(225°)和西北(315°)方向，模擬干擾來向的方位角；多干擾源的高度布局采用非均勻布置方式，即在每個(gè)天線支架上，距離地面不同高度處，安裝若干個(gè)固定不動(dòng)的發(fā)射天線(個(gè)數(shù)不固定，根據(jù)試驗(yàn)硬件條件和場地條件定，數(shù)量越多，模擬的場景越多，通常為8個(gè))，每個(gè)發(fā)射天線法線方向指向與被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備天線所在平面呈不同角度，模擬干擾來向的俯仰角(可以是正角度，模擬來自天上的干擾，也可以是負(fù)角度，模擬來自地面的干擾)。被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備天線安裝在帶可升降支架的轉(zhuǎn)臺上，通過調(diào)節(jié)可升降支架高度，與支架上高度固定的發(fā)射天線配合，實(shí)現(xiàn)滿足干擾測試要求的干擾來向俯仰角(模擬角度范圍通常為-30°～+60°)?？缮抵Ъ艿霓D(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動(dòng)還可模擬載體姿態(tài)的變化(俯仰、方位)。其次，在遠(yuǎn)場工作條件確定方面，干擾源與被測設(shè)備的距離應(yīng)該滿足遠(yuǎn)場工作條件，即R＝MAX[10λ,k(D1+D2)2/λ]，其中，R為發(fā)射天線支架與被測設(shè)備間的距離(圓半徑)，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般不小于2，D1、D2為發(fā)射天線與測試設(shè)備接收天線的尺寸，λ為信號波長。最后，在干擾信號標(biāo)定(確定干擾信號空間損耗)方面，一般有直接發(fā)和間接發(fā)兩種。直接法標(biāo)定通過頻譜儀讀數(shù)估計(jì)干擾強(qiáng)度，需要的標(biāo)定設(shè)備有射頻信號發(fā)生器(含發(fā)射天線)、頻譜儀、標(biāo)準(zhǔn)接收天線，具體步驟為：射頻信號發(fā)生器輸出0dBm的單載波干擾信號；標(biāo)準(zhǔn)接收天線法線方向?qū)?zhǔn)干擾信號發(fā)射天線，轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)天線一周，讀出頻譜儀在此過程中的最大功率Pmax；使用頻譜儀標(biāo)定射頻信號發(fā)生器與發(fā)射天線間射頻電纜的線損PL；根據(jù)ΔPs＝-Pmax(dBm)+G0(dB)-PL(dB)，其中，G0為發(fā)射天線增益。間接法則通過ΔPd＝20log(4πdf/c)估算空間損耗，其中，d為測試距離，f為干擾信號頻率，c為光速。室外實(shí)際環(huán)境測試的測試流程及干擾性能評估為：給被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備加電；設(shè)置干擾場景(根據(jù)接收設(shè)備的設(shè)計(jì)指標(biāo)，選擇單干擾和/或多干擾，在射頻信號發(fā)生器上設(shè)置干擾信號類型及相應(yīng)的干擾強(qiáng)度)；待被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備正常工作后，施加干擾，并控制放置接收設(shè)備的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)(以一定俯仰角，旋轉(zhuǎn)一周)，同時(shí)通過測試記錄分析設(shè)備記錄接收設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)(定位數(shù)據(jù)等)；測試結(jié)束后，關(guān)閉干擾，統(tǒng)計(jì)被測衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備的定位精度以及定位成功率。

室外實(shí)際環(huán)境測試方法能夠在真實(shí)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號和干擾信號環(huán)境下進(jìn)行接收設(shè)備抗干擾性能測試，但是，也存在顯著的缺點(diǎn)，首先，難于準(zhǔn)確測量和估計(jì)干擾信號的空間衰減，使得施加的干擾功率要么過大，要么過低，測試的結(jié)果不能反應(yīng)接收設(shè)備的真實(shí)設(shè)計(jì)水平，無法對接收設(shè)備抗干擾性能進(jìn)行客觀的考核評價(jià)，其次，測試過程中還容易受到外界環(huán)境中的其它不期望的未知射頻干擾的影響，同樣會(huì)導(dǎo)致測試的結(jié)果不能準(zhǔn)確反應(yīng)接收設(shè)備的真實(shí)設(shè)計(jì)水平。

船用BDS接收設(shè)備抗干擾性能的微波暗室測試方法與室外實(shí)際環(huán)境測試方法類似，主要區(qū)別為：因?yàn)闊o法在微波暗室中接收到真實(shí)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，因此，通常采用衛(wèi)星導(dǎo)航信號多體制導(dǎo)航信號模擬源來產(chǎn)生衛(wèi)星導(dǎo)航接收設(shè)備所需的衛(wèi)星信號或者采用轉(zhuǎn)發(fā)器(含標(biāo)準(zhǔn)接收天線，天線安裝在室外無遮擋的平臺上)轉(zhuǎn)發(fā)真實(shí)衛(wèi)星信號，并且多體制導(dǎo)航信號模擬源產(chǎn)生的或者轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號通過安裝在微波暗室頂部的衛(wèi)星信號發(fā)射天線，發(fā)射給安裝在其正下方的被測接收設(shè)備天線。

船用BDS接收設(shè)備抗干擾性能的微波暗室測試方法相對于室外實(shí)際環(huán)境測試方法的優(yōu)點(diǎn)是不受外界環(huán)境中的其它不期望的未知射頻干擾的影響，但缺點(diǎn)是除了暗室中干擾信號發(fā)射天線與被測接收設(shè)備天線間的干擾信號空間自由衰減無法精確測量和估計(jì)之外，暗室頂部衛(wèi)星信號發(fā)射天線與被測接收設(shè)備天線間的衛(wèi)星信號空間自由衰減無法精確測量和估計(jì)，使得到達(dá)測接收設(shè)備天線口面的有用衛(wèi)星信號和干擾信號均無法準(zhǔn)確標(biāo)定，從而導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地驗(yàn)證出被測接收設(shè)備的抗干擾性能。

“船用BDS接收設(shè)備性能要求、測試方法及要求的測試結(jié)果”標(biāo)準(zhǔn)是針對所有承制方設(shè)計(jì)的船用BDS接收設(shè)備性能的統(tǒng)一要求。目前，在該標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，在接收設(shè)備抗干擾性能要求方面，存在的問題是提出所有承制方設(shè)計(jì)的船用BDS接收設(shè)備都能夠滿足的抗干擾指標(biāo)要求，也就是要確定所有設(shè)備都能承受的各種類型干擾的閾值，作為標(biāo)準(zhǔn)中的最低性能要求，約束承制方遵守，同時(shí)，作為通用的干擾測試環(huán)境條件，供承制方檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)的接收設(shè)備使用。為了獲得所有設(shè)備都能承受的各種類型干擾的閾值，需要建立一套可靠的精確確定方法?；谝陨纤龅漠?dāng)前普遍采用的兩種抗干擾性能測試方法存在的缺點(diǎn)，顯然無法將其作為確定所有設(shè)備都能承受的各種類型干擾的閾值的方法來使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中室外測試方法易受外界環(huán)境其它不期望未知射頻干擾影響，導(dǎo)致測試結(jié)果可信度下降以及室外和微波暗室測試方法難于準(zhǔn)確測量和估計(jì)信號的空間衰減的不足，本發(fā)明提供一種帶內(nèi)和帶邊連續(xù)波干擾閾值確定方法，為“船用BDS接收設(shè)備性能要求、測試方法及要求的測試結(jié)果”標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于抗帶內(nèi)和帶邊連續(xù)波干擾性能要求的制定及其相應(yīng)干擾測試環(huán)境條件的建立提供依據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1，在室內(nèi)搭建測試環(huán)境，多體制導(dǎo)航信號模擬源通過射頻電纜傳輸衛(wèi)星導(dǎo)航信號給信號合路單元，射頻信號發(fā)生器通過射頻電纜傳輸干擾信號給信號合路單元，信號合路單元通過射頻電纜傳輸合路后的含有干擾信號的衛(wèi)星導(dǎo)航信號給船用BDS接收設(shè)備，船用BDS接收設(shè)備通過串行通信電纜傳輸定位數(shù)據(jù)給測試記錄分析設(shè)備；

步驟2，對多體制導(dǎo)航信號模擬源進(jìn)行仿真腳本設(shè)置，包括用戶參考位置和導(dǎo)航衛(wèi)星星座設(shè)置，所述的導(dǎo)航衛(wèi)星星座包括六顆BDS衛(wèi)星，其中，一顆衛(wèi)星的仰角為90°，方位角為0°，衛(wèi)星信號功率電平為-120dBm；一顆衛(wèi)星的仰角為5°，方位角為180°，衛(wèi)星信號功率電平為-130dBm；剩余四顆衛(wèi)星的仰角為45°，方位角分別為45°、135°、-45°、-135°，衛(wèi)星信號功率電平為-127dBm；

步驟3，多體制導(dǎo)航信號模擬源運(yùn)行仿真腳本，產(chǎn)生衛(wèi)星信號；

步驟4，船用BDS接收設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源產(chǎn)生的衛(wèi)星信號，提供有效定位信息，包括用戶所在位置的經(jīng)緯度和水平位置精度因子HDOP；

步驟5，設(shè)置射頻信號發(fā)生器的連續(xù)波干擾信號頻率，在f₀±65MHz頻率范圍內(nèi)選取至少10個(gè)頻率點(diǎn)，所選取的頻率點(diǎn)至少有4個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-N₀/2MHz,f₀+N₀/2MHz]頻率范圍內(nèi)，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-65MHz,f₀-N₀/2MHz]，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀+N₀/2MHz,f₀+65MHz]，其中，f₀為船用BDS接收設(shè)備所接收的衛(wèi)星信號的載波中心頻率，N₀為所接收的衛(wèi)星信號工作頻帶寬度；

步驟6，射頻信號發(fā)生器通過信號合路器單元傳輸連續(xù)波干擾信號給船用BDS接收設(shè)備，以1dBm～2dBm的調(diào)節(jié)幅度增加連續(xù)波干擾信號功率電平值，直到船用BDS接收設(shè)備實(shí)時(shí)輸出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且設(shè)備仍然能夠有效定位；

步驟7，以1Hz的采樣頻率記錄船用BDS接收設(shè)備輸出的至少100個(gè)采樣樣本，計(jì)算船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于用戶參考位置的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值其中，M為采樣樣本數(shù)，NE_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶參考位置之間的規(guī)范化水平位置誤差，d_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶參考位置之間的水平位置誤差，HDOP_i為第i個(gè)采樣樣本中設(shè)定的水平位置精度因子；

步驟8，如果規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE不超過規(guī)定的精度要求，則當(dāng)前干擾信號電平值為該船用BDS接收設(shè)備正常工作所能容忍的干擾閾值，停止傳輸連續(xù)波干擾信號，返回步驟5，利用其它頻率進(jìn)行測試；如果規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE大于規(guī)定的精度值，則停止傳輸連續(xù)波干擾信號，等待10分鐘，直到船用BDS接收設(shè)備在無干擾情況下恢復(fù)正常工作狀態(tài)后，減小當(dāng)前干擾信號電平值1dBm～2dBm，重新傳輸連續(xù)波干擾信號，返回步驟7重新進(jìn)行定位精度統(tǒng)計(jì)，直到規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE滿足定位精度要求。

本發(fā)明的有益效果是：利用多體制導(dǎo)航信號模擬源產(chǎn)生衛(wèi)星信號，利用射頻信號發(fā)生器產(chǎn)生干擾信號，衛(wèi)星信號和干擾信號分別通過射頻電纜傳輸給信號合路單元進(jìn)行合路，然后合路信號再通過射頻電纜傳輸給船用BDS接收設(shè)備，進(jìn)行干擾閾值的確定。

本發(fā)明在室內(nèi)通過射頻電纜傳輸衛(wèi)星信號和設(shè)定的干擾信號，不受外界環(huán)境其它不期望未知射頻干擾影響，此外，由于本發(fā)明采用的射頻電纜長度有限(小于1米)，信號衰減可以忽略不計(jì)，從而克服了室外測試方法對到達(dá)接收設(shè)備天線口面的衛(wèi)星信號和干擾信號的自由空間衰減難于精確測量和估計(jì)的不足。

同樣，由于本發(fā)明采用的射頻電纜長度有限(小于1米)，信號衰減可以忽略不計(jì)，從而克服了微波暗室測試方法對到達(dá)接收設(shè)備天線口面的衛(wèi)星信號和干擾信號的自由空間衰減難于精確測量和估計(jì)的不足。

另外，在干擾條件下的定位精度統(tǒng)計(jì)方面，本發(fā)明引入位置精度因子，規(guī)范化船用BDS接收設(shè)備的實(shí)時(shí)定位誤差，克服了直接將船用BDS接收設(shè)備的實(shí)時(shí)定位誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，沒有考慮位置精度因子對定位精度的影響，導(dǎo)致定位誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果無法準(zhǔn)確反映干擾條件下船用BDS接收設(shè)備的定位精度，從而影響對船用BDS接收設(shè)備抗干擾能力評價(jià)的不足。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的測試設(shè)備連接關(guān)系圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的帶內(nèi)與帶邊連續(xù)波干擾電平閾值曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明提供的船用BDS接收設(shè)備帶內(nèi)和帶邊連續(xù)波干擾閾值確定方法具體如下：

步驟1測試環(huán)境搭建

測試地點(diǎn)：在室內(nèi)(非微波暗室環(huán)境)進(jìn)行。

主要測試用設(shè)備：船用BDS接收設(shè)備(一臺)、多體制導(dǎo)航信號模擬源(包括腳本定義與仿真控制主機(jī)以及仿真信號發(fā)生器，一套)、射頻信號發(fā)生器(一臺)、信號合路單元(一臺)，測試記錄分析設(shè)備(一臺)。

參考圖1，多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)通過串行通信電纜和多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器相連接(傳輸控制指令)，多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器的RF信號輸出端口通過射頻電纜與信號合路單元的合路輸入端口2相連接(根據(jù)多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)發(fā)出的控制指令，傳輸衛(wèi)星導(dǎo)航信號)。射頻信號發(fā)生器的干擾信號輸出端口通過射頻電纜與信號合路單元的合路輸入端口1相連接(傳輸干擾信號)。信號合路單元的合路輸出端口通過射頻電纜與船用BDS接收設(shè)備的RF輸入端口相連接(傳輸合路后的含有干擾信號的衛(wèi)星導(dǎo)航信號)。船用BDS接收設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出串行接口通過串行通信電纜與測試記錄分析設(shè)備對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入串行接口相連接(傳輸定位數(shù)據(jù))。

步驟2多體制導(dǎo)航信號模擬源仿真腳本設(shè)置

通過多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)，進(jìn)行用戶自定義仿真腳本設(shè)置。

首先，設(shè)置用戶參考位置：自定義用戶實(shí)際位置。

然后，設(shè)置導(dǎo)航衛(wèi)星星座：配置六顆BDS衛(wèi)星，其中，一顆衛(wèi)星，仰角90°，方位角0°，衛(wèi)星信號功率電平-120dBm；一顆衛(wèi)星，仰角5°，方位角180°，衛(wèi)星信號功率電平-130dBm；剩余四顆衛(wèi)星，仰角45°，方位角分別為45°、135°、-45°、-135°，衛(wèi)星信號功率電平-127dBm。以上衛(wèi)星信號功率電平值包含低噪聲放大器增益。

步驟3運(yùn)行仿真腳本，傳輸衛(wèi)星信號

通過多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)，運(yùn)行設(shè)置好的用戶自定義仿真腳本，并控制多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器開始產(chǎn)生和傳輸衛(wèi)星信號。

步驟4船用BDS接收設(shè)備加電工作

給船用BDS接收設(shè)備加電，接收設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，并提供有效定位信息(用戶所在位置的經(jīng)緯度和水平位置精度因子HDOP)。

步驟5設(shè)置射頻信號發(fā)生器

在射頻信號發(fā)生器上，首先，按下復(fù)位功能鍵，重置射頻信號發(fā)生器，使射頻信號發(fā)生器返回到出廠默認(rèn)設(shè)置，然后，按下頻率功能鍵，激活連續(xù)波干擾信號(單頻正弦波信號)頻率編輯功能，并通過數(shù)字鍵，設(shè)置連續(xù)波干擾信號的初始頻率，再按下幅度功能鍵，激活連續(xù)波干擾信號幅度編輯功能，并通過數(shù)字鍵，設(shè)置連續(xù)波干擾信號的初始功率電平。

連續(xù)波干擾信號初始頻率按照選頻表中羅列的頻率值進(jìn)行設(shè)置。選頻表按照連續(xù)波干擾信號頻率選取原則制定。連續(xù)波干擾信號頻率選取的原則為：在f₀±65MHz頻率范圍內(nèi)選取至少10個(gè)頻率點(diǎn)，其中，f₀為船用BDS接收設(shè)備所接收的衛(wèi)星信號的載波中心頻率；所選取的頻率點(diǎn)在f₀±65MHz頻率范圍內(nèi)的分布為至少有4個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-N₀/2MHz,f₀+N₀/2MHz]頻率范圍內(nèi)(帶內(nèi)頻率點(diǎn)，N₀為所接收的衛(wèi)星信號工作頻帶寬度)，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-65MHz,f₀-N₀/2MHz](帶邊頻率點(diǎn))，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀+N₀/2MHz,f₀+65MHz](帶邊頻率點(diǎn))。

步驟6傳輸連續(xù)波干擾信號，并調(diào)節(jié)功率電平

在射頻信號發(fā)生器上，按下射頻輸出開關(guān)鍵，開始傳輸設(shè)置好的連續(xù)波干擾信號，干擾信號通過信號合路器單元，傳輸給正常工作著的船用BDS接收設(shè)備(設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，能夠有效定位)。旋轉(zhuǎn)射頻信號發(fā)生器上用于改變信號功率電平數(shù)值大小的旋鈕，以1dBm～2dBm的調(diào)節(jié)幅度，增加連續(xù)波干擾信號功率電平值，直到船用BDS接收設(shè)備實(shí)時(shí)輸出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且設(shè)備仍然能夠有效定位(穩(wěn)定跟蹤4顆衛(wèi)星的信號)時(shí)，停止增加干擾信號電平值。

步驟7船用BDS接收設(shè)備定位精度統(tǒng)計(jì)

通過測試記錄分析設(shè)備，以1Hz的采樣頻率，記錄船用BDS接收設(shè)備輸出的至少100個(gè)采樣樣本(定位數(shù)據(jù)，包含經(jīng)緯度和HDOP)，進(jìn)行定位精度統(tǒng)計(jì)，計(jì)算船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE。

船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE(單位：米)根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，M為采樣樣本數(shù)，NE_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的規(guī)范化水平位置誤差，單位為米，根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，d_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的水平位置誤差，單位為米，HDOP_i為第i個(gè)采樣樣本中的水平位置精度因子。

步驟8連續(xù)波干擾信號閾值的確定

連續(xù)波干擾信號閾值確定準(zhǔn)則：施加干擾情況下，如果船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE不超過規(guī)定的精度要求，則當(dāng)前干擾信號電平值為該船用BDS接收設(shè)備正常工作所能容忍的干擾閾值(最大值)。

按照以上確定準(zhǔn)則，如果規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE小于或者等于規(guī)定的精度值，則按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸連續(xù)波干擾信號，記錄當(dāng)前干擾信號電平值，并返回步驟5，利用選頻表中其它頻率進(jìn)行測試；如果規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE大于規(guī)定的精度值，則按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸連續(xù)波干擾信號，等待10分鐘，直到船用BDS接收設(shè)備在無干擾情況下恢復(fù)正常工作狀態(tài)后(接收設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，能夠有效定位)，旋轉(zhuǎn)射頻信號發(fā)生器上用于改變信號電平數(shù)值大小的旋鈕，減小當(dāng)前干擾信號電平值1dBm～2dBm，再次按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，重新傳輸連續(xù)波干擾信號，并以1Hz的采樣頻率，記錄船用BDS接收設(shè)備經(jīng)由串口輸出的至少100個(gè)定位數(shù)據(jù)，重新進(jìn)行定位精度統(tǒng)計(jì)，直到規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE滿足定位精度要求為止，按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸干擾信號，然后記錄當(dāng)前干擾信號電平值，并返回步驟5，利用選頻表中其它頻率進(jìn)行測試。

以確定接收B2信號(標(biāo)稱載波中心頻率1207.140MHz)的船用BDS接收設(shè)備的帶內(nèi)/帶邊連續(xù)波干擾閾值為例，具體實(shí)施方式如下：

步驟1測試環(huán)境搭建

測試地點(diǎn)：在室內(nèi)(非微波暗室環(huán)境)進(jìn)行。

主要測試用設(shè)備：船用BDS接收設(shè)備(一臺)、多體制導(dǎo)航信號模擬源(包括腳本定義與仿真控制主機(jī)以及仿真信號發(fā)生器，一套)、射頻信號發(fā)生器(一臺)、信號合路單元(一臺)，測試記錄分析設(shè)備(一臺)。

參考圖1，多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)通過串行通信電纜和多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器相連接(傳輸控制指令)，多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器的RF信號輸出端口通過射頻電纜與信號合路單元的合路輸入端口2相連接(根據(jù)多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)發(fā)出的控制指令，傳輸衛(wèi)星導(dǎo)航信號)。射頻信號發(fā)生器的干擾信號輸出端口通過射頻電纜與信號合路單元的合路輸入端口1相連接(傳輸干擾信號)。信號合路單元的合路輸出端口通過射頻電纜與船用BDS接收設(shè)備的RF輸入端口相連接(傳輸合路后的含有干擾信號的衛(wèi)星導(dǎo)航信號)。船用BDS接收設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出串行接口通過串行通信電纜與測試記錄分析設(shè)備對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入串行接口相連接(傳輸定位數(shù)據(jù))。

步驟2多體制導(dǎo)航信號模擬源仿真腳本設(shè)置

通過多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)，進(jìn)行用戶自定義仿真腳本設(shè)置。

首先，用戶參考位置設(shè)置：緯度N34°14′19.86″，經(jīng)度E108°54′29.74″，高度H400m。

然后，導(dǎo)航衛(wèi)星星座設(shè)置：配置六顆BDS衛(wèi)星，其中，設(shè)置：

一顆衛(wèi)星，仰角90°，方位角0°，衛(wèi)星信號功率電平-120dBm(包含低噪聲放大器增益)；

一顆衛(wèi)星，仰角5°，方位角180°，衛(wèi)星信號功率電平-130dBm(包含低噪聲放大器增益)；

剩余四顆衛(wèi)星，仰角45°，方位角分別為45°、135°、-45°、-135°，衛(wèi)星信號功率電平-127dBm(包含低噪聲放大器增益)。

步驟3運(yùn)行仿真腳本，傳輸衛(wèi)星信號

通過多體制導(dǎo)航信號模擬源中的腳本定義與仿真控制主機(jī)，運(yùn)行設(shè)置好的用戶自定義仿真腳本，并控制多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器開始產(chǎn)生和傳輸衛(wèi)星信號。

步驟4船用BDS接收設(shè)備加電工作

給船用BDS接收設(shè)備加電，接收設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，并提供有效定位信息(用戶所在位置的經(jīng)緯度和水平位置精度因子HDOP)。

步驟5設(shè)置射頻信號發(fā)生器

在射頻信號發(fā)生器上，首先，按下復(fù)位功能鍵，重置射頻信號發(fā)生器，使射頻信號發(fā)生器返回到出廠默認(rèn)設(shè)置，然后，按下頻率功能鍵，激活連續(xù)波干擾信號(單頻正弦波信號)頻率編輯功能，并通過數(shù)字鍵，設(shè)置連續(xù)波干擾信號的初始頻率，再按下幅度功能鍵，激活連續(xù)波干擾信號幅度編輯功能，并通過數(shù)字鍵，設(shè)置連續(xù)波干擾信號的初始功率電平。

在射頻信號發(fā)生器上，連續(xù)波干擾信號初始頻率設(shè)置按選頻表逐一選取，選頻表按照連續(xù)波干擾信號頻率選取原則制定。連續(xù)波干擾信號頻率選取的原則為：在f₀±65MHz頻率范圍內(nèi)選取至少10個(gè)頻率點(diǎn)，其中，f₀為船用BDS接收設(shè)備所接收的衛(wèi)星信號的載波中心頻率；所選取的頻率點(diǎn)在f₀±65MHz頻率范圍內(nèi)的分布為至少有4個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-N₀/2MHz,f₀+N₀/2MHz]頻率范圍內(nèi)(帶內(nèi)頻率點(diǎn)，N₀為所接收的衛(wèi)星信號工作頻帶寬度)，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀-65MHz,f₀-N₀/2MHz](帶邊頻率點(diǎn))，至少三個(gè)頻率點(diǎn)位于[f₀+N₀/2MHz,f₀+65MHz](帶邊頻率點(diǎn))。

本示例的船用BDS接收設(shè)備接收B2衛(wèi)星信號，信號的標(biāo)稱載波中心頻率為f₀＝1207.140MHz，信號的工作頻帶寬度N₀＝20.46MHz(參考北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件2.0版，2013年12月)。按照連續(xù)波干擾信號頻率選取原則，在1207.140MHz±65MHz頻率范圍內(nèi)選取10個(gè)連續(xù)波干擾信號頻率點(diǎn)，其中，帶內(nèi)頻率點(diǎn)4個(gè)，帶邊頻率點(diǎn)6個(gè)，制定的選頻表如下：

選頻表

在射頻信號發(fā)生器上，連續(xù)波干擾信號初始功率電平設(shè)置為-120dBm。

步驟6傳輸連續(xù)波干擾信號，并調(diào)節(jié)功率電平

在射頻信號發(fā)生器上，按下射頻輸出開關(guān)鍵，開始傳輸設(shè)置好的連續(xù)波干擾信號，干擾信號通過信號合路器單元，傳輸給正常工作著的船用BDS接收設(shè)備(設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，能夠有效定位)。旋轉(zhuǎn)射頻信號發(fā)生器上用于改變信號功率電平數(shù)值大小的旋鈕，以2dBm的調(diào)節(jié)幅度，增加連續(xù)波干擾信號功率電平值，直到船用BDS接收設(shè)備實(shí)時(shí)輸出的水平位置精度因子HDOP＝4，并且設(shè)備仍然能夠有效定位(穩(wěn)定跟蹤4顆衛(wèi)星的信號)時(shí)，停止增加干擾信號電平值。

步驟7船用BDS接收設(shè)備定位精度統(tǒng)計(jì)

通過測試記錄分析設(shè)備，以1Hz的采樣頻率，記錄船用BDS接收設(shè)備輸出的100個(gè)采樣樣本(定位數(shù)據(jù)，包含經(jīng)緯度和HDOP)，進(jìn)行定位精度統(tǒng)計(jì)，計(jì)算船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤

差統(tǒng)計(jì)值σ_NE。

首先，將位置經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面直角坐標(biāo)。

在WGS-84世界大地坐標(biāo)系下，用戶的參考位置(真實(shí)位置)用(λ，h)表示，其中，為用戶參考位置的緯度，λ為用戶參考位置的經(jīng)度，h為用戶參考位置的海拔高度；第i個(gè)采樣樣本中，船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置用(λ_ri，h_ri)表示，其中，為接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置的緯度，λ_ri為接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置的經(jīng)度，h_ri為接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置的海拔高度。將用戶參考位置與船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置轉(zhuǎn)換成地心地固直角坐標(biāo)(坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式參考《GPS原理與接收機(jī)設(shè)計(jì)》，電子工業(yè)出版社，2011年7月)，即

用戶參考位置直角坐標(biāo)(x,y,z)(單位：米)為：

其中，N為基準(zhǔn)橢球體的卯酉圓曲率半徑，e為橢球偏心率，按以下公式計(jì)算：

e²＝f(2-f)

其中，a為基準(zhǔn)橢球體的長半徑，a＝6378137.0米，f為基準(zhǔn)橢球體的極扁率，

f＝1/298.257223563。(參考NIMA Technical Report TR8350.2“Department of Defense World Geodetic System 1984”，Third Edition，Amendment 1，2000)

第i個(gè)采樣樣本中，船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置的直角坐標(biāo)(x_ri,y_ri,z_ri)(單位：米)為：

其中，N_ri為基準(zhǔn)橢球體的卯酉圓曲率半徑，按以下公式計(jì)算：

然后，進(jìn)行船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)。

第i個(gè)采樣樣本中，船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的水平位置誤差d_i(單位：米)，根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，x_ri和y_ri為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶水平位置直角坐標(biāo)，x和y為用戶的參考水平位置直角坐標(biāo)。

第i個(gè)采樣樣本中，船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的規(guī)范化水平位置誤差NE_i(單位：米)，根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，d_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的水平位置誤差，單位為米，HDOP_i為第i個(gè)采樣樣本中的水平位置精度因子。

船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE(單位：米)根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中，NE_i為第i個(gè)采樣樣本中船用BDS接收設(shè)備解算并輸出的用戶位置與用戶的參考位置(真實(shí)位置)之間的規(guī)范化水平位置誤差，單位為米，M為采樣樣本數(shù)。

步驟8連續(xù)波干擾閾值確定

干擾閾值確定準(zhǔn)則：施加干擾情況下，如果船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE不超過規(guī)定的精度要求，則當(dāng)前干擾信號電平值為該船用BDS接收設(shè)備正常工作所能容忍的干擾閾值(最大值)。

船用BDS接收設(shè)備規(guī)定的定位精度要求為10米。按照以上確定準(zhǔn)則，如果船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE小于或者等于10米，則按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸連續(xù)波干擾信號，記錄當(dāng)前干擾信號電平值，并返回步驟5，利用選頻表中其它頻率進(jìn)行測試；如果船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE大于10米，則按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸連續(xù)波干擾信號，等待10分鐘，直到船用BDS接收設(shè)備在無干擾情況下恢復(fù)正常工作狀態(tài)后(接收設(shè)備穩(wěn)定跟蹤多體制導(dǎo)航信號模擬源中的仿真信號發(fā)生器產(chǎn)生并傳輸?shù)男l(wèi)星信號，能夠有效定位)，旋轉(zhuǎn)射頻信號發(fā)生器上用于改變信號電平數(shù)值大小的旋鈕，減小當(dāng)前干擾信號電平值1dBm，再次按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，重新傳輸連續(xù)波干擾信號，并以1Hz的采樣頻率，記錄船用BDS接收設(shè)備經(jīng)由串口輸出的100個(gè)采樣樣本(定位數(shù)據(jù)，包含經(jīng)緯度和HDOP)，重新進(jìn)行定位精度統(tǒng)計(jì)，直到船用BDS接收設(shè)備輸出的用戶位置相對于已知用戶參考位置(真實(shí)位置)的規(guī)范化水平位置誤差統(tǒng)計(jì)值σ_NE小于或者等于10米為止，按下射頻信號發(fā)生器的射頻輸出開關(guān)鍵，停止傳輸干擾信號，然后記錄當(dāng)前干擾信號電平值，并返回步驟5，利用選頻表中其它頻率進(jìn)行測試。

按照上述步驟確定的船用BDS接收設(shè)備能容忍的帶內(nèi)與帶邊連續(xù)波干擾電平閾值見圖2。