本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航領域應用于上行注入鏈路發(fā)射通道時延、發(fā)射信號功率、頻偏、信噪比的測量以及上行注入信息正確性的監(jiān)測方法。

背景技術：

導航上行注入鏈路由衛(wèi)星的地面管理控制中心、上行注入信號發(fā)射系統(tǒng)組成。導航上行注入系統(tǒng)的任務是定期向衛(wèi)星注入廣播星歷、衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)星歷書等關鍵性導航電文，確保用戶的定位授時精度得到及時有效的保障，是地面衛(wèi)星運行控制系統(tǒng)對導航衛(wèi)星的管理通道。

地面的導航上行注入系統(tǒng)除完成電文的注入功能外，同時為衛(wèi)星提供上行測距信號，上行測距與下行導航信號測距為導航衛(wèi)星精密定軌提供依據(jù)。可見，導航上行注入系統(tǒng)工作的可靠性及穩(wěn)定性直接關系著導航系統(tǒng)服務的有效性和穩(wěn)定性，對上行注入鏈路進行監(jiān)測，是確保導航系統(tǒng)服務的關鍵。

傳統(tǒng)的對上行注入鏈路的監(jiān)測方法一般是使用通用儀器進行測量，且主要是對信號質量的監(jiān)測，主要包括發(fā)射信號功率譜、發(fā)射功率，完成監(jiān)測量的上位機或本地顯示。而且，通常測量時僅測量發(fā)射終端的輸出，也即射頻信號的生成單元，不能排除后續(xù)鏈路的干擾。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能夠對衛(wèi)星導航上行注入鏈路進行監(jiān)測的方法，可以實時在線完成上行注入鏈路的發(fā)射通道時延測量、上行注入信息的正確性監(jiān)測、發(fā)射信號功率、頻偏、信噪比的監(jiān)測，并根據(jù)各監(jiān)測量判斷上行鏈路的工作狀態(tài)，依判斷結果執(zhí)行相應的操作。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種應用于導航上行注入鏈路的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)導航上行注入鏈路將注入的原始導航上行注入電文進行處理生成導航上行注入信號，將導航上行注入信號通過天線發(fā)射出去；

(2)下變頻器通過天線的耦合輸出口接收導航上行注入信號，將導航上行注入信號進行信號變頻及功率控制，產生中頻信號，將中頻信號送入監(jiān)測終端；

(3)監(jiān)測終端接收中頻信號，將中頻信號進行解擴解調并進行解析，得到信號時延、信噪比、功率觀測值和解析電文并上報給監(jiān)控單元；

(4)監(jiān)控單元從信號時延中扣除從天線至監(jiān)測終端之間的時延值得到導航上行注入鏈路的時延并顯示；從功率觀測值中扣除從天線至監(jiān)測終端之間的功率衰減，得到導航上行注入信號的輸出功率；

(5)監(jiān)控單元將信噪比和輸出功率進行顯示并監(jiān)測，若監(jiān)測結果正常，則顯示監(jiān)測正常，執(zhí)行步驟(6)；否則執(zhí)行步驟(7)；

(6)監(jiān)控單元將解析電文與自身存儲的原始導航上行注入電文進行比對，如果比對正確，則顯示導航上行注入電文注入成功，否則存儲解析導航上行注入電文，執(zhí)行步驟(8)；

(7)監(jiān)控單元命令監(jiān)測終端上報信號時延、信噪比和功率觀測值，重復執(zhí)行步驟(4)-(6)，直至達到設定次數(shù)的監(jiān)測，若監(jiān)測結果均不正常，則產生告警，執(zhí)行步驟(6)；

(8)對導航上行注入鏈路重新注入新的導航上行注入電文，返回步驟(1)，直至達到設定的比對次數(shù)，若比對結果均不正確，則產生告警。

其中，監(jiān)測終端與監(jiān)控單元之間使用TCP網(wǎng)絡通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明相比傳統(tǒng)的監(jiān)測方法具有如下優(yōu)點：

本方法通過在天線耦合輸出端加入監(jiān)測終端，配合監(jiān)控單元實時在線監(jiān)測發(fā)射通道時延、上行注入信號的發(fā)射功率、頻偏、信噪比，監(jiān)測終端實時接收并解析上行注入電文信息，將解析后的上行注入電文信息上報給上位機監(jiān)控單元。監(jiān)控單元將監(jiān)測終端上報的電文信息與原始注入電文信息進行比對，來監(jiān)測上行注入信息的正確性。本方法在發(fā)射末端進行監(jiān)測，囊括了從地面運行控制系統(tǒng)導航電文生成到發(fā)射末端的整個上行注入鏈路對上行注入信息的影響，能夠對地面上行注入信息進行全面的監(jiān)測。

本發(fā)明監(jiān)測終端可以根據(jù)不同的衛(wèi)星號配置生成不同的偽碼，以適應不同地址的衛(wèi)星輸入信號要求，全面監(jiān)測所有不同衛(wèi)星的導航上行注入信息。

本發(fā)明監(jiān)測終端也可以連接在發(fā)射終端輸出口以及功放耦合輸出端，以分段監(jiān)測上行注入鏈路各個環(huán)節(jié)的信號質量及電文信息，在上行注入鏈路出現(xiàn)故障時，幫助排查分析故障點。

本發(fā)明監(jiān)測終端及監(jiān)控單元具有實現(xiàn)簡單、實用性強、應用范圍廣、監(jiān)測精度高的特點，已在北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)地面管理站等多個項目中獲得應用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明導航上行注入鏈路及監(jiān)測終端的連接原理圖。

圖2是本發(fā)明監(jiān)控單元電文比對的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的描述：

導航上行注入鏈路及監(jiān)測終端的連接方法如圖1所示。導航上行注入鏈路的工作流程如下：衛(wèi)星地面管理控制中心根據(jù)使用需求生成導航上行注入電文，通過監(jiān)控單元組幀成導航電文上注指令下發(fā)給發(fā)射終端；發(fā)射終端接收到上注指令后，解析出導航上行注入電文，在校驗正確時將導航上行注入電文進行偽碼擴頻、載波調制、功率控制、上變頻，生成導航上行注入信號后送入功放，經過功率放大的導航上行注入信號通過天線發(fā)射出去完成導航電文的上行注入。

本發(fā)明監(jiān)測終端及監(jiān)控單元的應用方法如圖1所示，這種方法具體包括步驟如下：

(1)導航上行注入鏈路將注入的原始導航上行注入電文進行處理生成導航

上行注入信號，將導航上行注入信號通過天線發(fā)射出去；

(2)下變頻器通過天線的耦合輸出口接收導航上行注入信號，將導航上行注入信號進行信號變頻及功率控制，產生中頻信號，將中頻信號送入監(jiān)測終端；

(3)監(jiān)測終端接收中頻信號，將中頻信號進行解擴解調并進行解析，得到信號時延、信噪比、功率觀測值和解析電文并上報給監(jiān)控單元；

(4)監(jiān)控單元從信號時延中扣除從天線至監(jiān)測終端之間的時延值得到導航上行注入鏈路的時延并顯示；從功率觀測值中扣除從天線至監(jiān)測終端之間的功率衰減，得到導航上行注入信號的輸出功率；

(5)監(jiān)控單元將信噪比和輸出功率進行顯示并監(jiān)測，若監(jiān)測結果正常，則顯示監(jiān)測正常，執(zhí)行步驟(6)；否則執(zhí)行步驟(7)；

(6)監(jiān)控單元將解析電文與自身存儲的原始導航上行注入電文進行比對，如果比對正確，則顯示導航上行注入電文注入成功，否則存儲解析導航上行注入電文，執(zhí)行步驟(8)；

(7)監(jiān)控單元命令監(jiān)測終端上報信號時延、信噪比和功率觀測值，重復執(zhí)行步驟(4)-(6)，直至達到設定次數(shù)的監(jiān)測，若監(jiān)測結果均不正常，則產生告警，執(zhí)行步驟(6)；

(8)對導航上行注入鏈路重新注入新的導航上行注入電文，返回步驟(1)，直至達到設定的比對次數(shù)，若比對結果均不正確，則產生告警。

如圖1所示，發(fā)射通道時延是指時基信號自點①輸入到射頻信號自點②輸出的信號時延，它表示導航上行注入信號從產生到通過天線發(fā)射出去所經過的時間延遲，反映在長度上也就是導航上行注入信號在該時間段內傳輸?shù)木嚯x，它直接影響上行測距的精度。發(fā)射通道時延隨設備老化和環(huán)境變化而變，它是時變參數(shù)，在某一時刻，其值：

T₁₂＝T₁₂⁰+ΔT₁₂

式中T₁₂⁰是發(fā)射終端在出廠時由標校接收機測得的發(fā)射終端本身時延標稱值，裝訂在監(jiān)控單元內，而ΔT₁₂是時變量。

本發(fā)明監(jiān)測終端與發(fā)射終端使用同一個時間基準，兩者時間同步精度高，鐘差可忽略。當使用監(jiān)測終端進行發(fā)射時延測量時，可測得信號發(fā)時延：

T₁₄＝T₁₂+T₂₃+T₃₄

式中，T₂₃為短連接電纜和下變頻器的總時延，其時延可事先精確測定，并存入監(jiān)控單元中；T₃₄是監(jiān)測終端在出廠時用發(fā)標?；鶞试礈y得的本身的時延，裝訂在監(jiān)控單元內。于是導航上行注入鏈路的時延為：

T₁₂＝T₁₄-T₂₃-T₃₄

對發(fā)射信號功率的處理方法類似，監(jiān)控單元將發(fā)射終端上報的功率觀測值扣除從天線耦合口至監(jiān)測終端之間的功率衰減，從而獲得導航上行注入信號的輸出功率。

監(jiān)測終端實時采集導航上行注入信號的信號時延、信噪比、功率觀測值。在發(fā)射鏈路工作正常時，監(jiān)測終端按照一定的時間間隔主動上報監(jiān)測量信息以及監(jiān)測終端的工作狀態(tài)信息；在監(jiān)控單元根據(jù)監(jiān)測終端上報的監(jiān)測量判斷導航上行注入鏈路可能出現(xiàn)異常時，立刻命令監(jiān)測終端重復進行兩次查詢導航上行注入鏈路工作狀態(tài)，監(jiān)測終端在接收到查詢命令后，立刻進行查詢并將結果上報監(jiān)控單元，監(jiān)控單元接收三次監(jiān)測量信息，如果三次數(shù)據(jù)均異常，則最終判定發(fā)射鏈路工作異常，進行告警由技術人員進行深入的問題分析。通過三次判決可有效降低錯誤判決的產生幾率。在監(jiān)測終端收到監(jiān)控單元下發(fā)的工作參數(shù)信息后，監(jiān)測終端立刻執(zhí)行工作參數(shù)的設置，并將執(zhí)行結果實時地上報給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元根據(jù)收到的回執(zhí)來決定后續(xù)的操作。

監(jiān)控單元將監(jiān)測終端上報的解析電文與自身存儲的原始導航上行注入電文進行比對，驗證解析得到的解析電文的正確性。監(jiān)控單元的電文比對流程如圖2所示。若比對錯誤，則存儲錯誤電文，并進行第二次導航上行注入電文，否則返回導航上行注入電文注入成功給管理者；若第二次比對錯誤，則存儲錯誤電文，并進行第三次導航上行注入電文，否則返回電文注入成功信息及第一次注入失敗警告信息給管理者；重復比對三次，監(jiān)控單元將電文比對的結果回饋給系統(tǒng)管理者，如果三次電文注入均失敗，則進行告警，由技術人員分析可能的電文注入失敗原因及要進行的操作。