孟 巍

（中國人民解放軍92941部隊43分隊，葫蘆島 125001）

1 引言

GNSS系統(tǒng)以其全球性、全天候、高精度、高可靠性等特點廣泛應用于軍事、經(jīng)濟、科研和社會生活方方面面。高動態(tài)GPS定位精度的評定方法因真值難以獲得，搭載試驗成本高昂等因素制約而無法獲得，是急需解決的難點問題，衛(wèi)星信號模擬器是一種衛(wèi)星導航測試領域公認的GNSS性能測試和精度鑒定工具，具備GNSS定位終端精度評定能力，通過構(gòu)建測試場景，對被試設備進行精度評定，評定結(jié)果并與外場試驗結(jié)果對比驗證，驗證衛(wèi)星信號模擬器方法的科學性和有效性，為高動態(tài)GPS定位精度評定提供一種新的方法。

2 火箭撬搭載試驗

火箭撬試驗是將被試設備安裝在火箭滑車撬體上，通過火箭發(fā)動機對火箭滑車撬體進行推進，模擬載體實際運行時大過載力學環(huán)境下的工作特性，考核撬體上被試設備功能。[5]火箭撬搭載試驗的試驗場地隸屬某航空救生裝備有限公司。火箭撬滑軌全長6.1千米，直線精度0.2毫米以內(nèi)，最大承重4噸，最大速度為2.8馬赫。試驗測試的高動態(tài)GPS接收機由高動態(tài)OEM板卡（單頻L1；最大加速度30g；最大速度不受限制；數(shù)據(jù)更新率20Hz）、MP1270單頻航空型GPS天線，2G容量數(shù)據(jù)記錄器及12V/4Ah鋰電池組成。搭載試驗共進行兩次（第一次2015年7月31日上午10時進行；第二次2015年8月1日上午9時45分進行）。

被試GPS天線相位中心相對于火箭滑車霍爾器件的位置經(jīng)測量為長2.4米，寬0.14米，高1.95米。數(shù)據(jù)處理時通過坐標轉(zhuǎn)換將天線相位中心點與真值點進行歸化解算。基準點位置坐標為（WGS-84 坐標系）：

LAT ：32°24′03.3136″N ；

LON ：112°08′10.6731″E ；

H：117.716m。

經(jīng)過對被試GPS接收機測量數(shù)據(jù)與真值數(shù)據(jù)

進行比對，被試GPS接收機事后差分定位精度及單點定位精度詳見表1和表2。

3 衛(wèi)星信號模擬器測試

依據(jù)火箭撬搭載試驗，應用衛(wèi)星信號模擬器模擬火箭滑車撬體試驗運動過程，測試高動態(tài)GPS接收機在此環(huán)境下的動態(tài)定位精度。

表1 被試GPS接收機事后差分定位精度

表2 被試GPS接收機單點定位精度

3.1 測試方案設計

測試所用設備及型號見表3與表4，設備連接見圖2。

表3 測試所用設備及型號

圖1 測試方案設備連接圖

表4 兩次火箭撬試驗測試場景構(gòu)建參數(shù)及內(nèi)容

3.2 測試方法步驟

測試場景構(gòu)建完成后，設備開機運行，接收機和模擬器分別記錄定位數(shù)據(jù)，模擬器通過串口給接收機發(fā)送模擬基準站數(shù)據(jù)，用于事后差分處理。測試運行結(jié)束之后，接收機關機，收集整理GNSS接收機的測試數(shù)據(jù)和GNSS衛(wèi)星信號模擬器記錄的載體運行軌跡的定位數(shù)據(jù)，按照外場試驗數(shù)據(jù)處理方式分別進行單點定位精度和事后差分定位精度處理。

表5 被測試接收機機動動作及測試情況表

3.3 測試結(jié)果

表6 被試GPS接收機事后差分動態(tài)精度定位精度

表7 被試GPS接收機單點定位精度

4 結(jié)果比對

表8 火箭撬搭載試驗與衛(wèi)星信號模擬器測試結(jié)果對比

5 結(jié)束語

根據(jù)火箭撬搭載試驗結(jié)果與衛(wèi)星信號模擬器測試的結(jié)果分析可知，高動態(tài)GPS接收機火箭撬搭載試驗和衛(wèi)星信號模擬器測試的定位精度基本一致，單點定位結(jié)果達到米級，事后差分定位精度達到分米級（0.3m）?？蓱么朔椒▽Ω邉討B(tài)GPS接收機進行精度評定。

[1] 周忠謨.GPS衛(wèi)星測量原理與應用.北京：測繪出版社，1999.

[2] 趙琳，丁繼成.衛(wèi)星導航原理及應用.西安：西北工業(yè)大學出版社，2010.

[3] 劉基余.GPS衛(wèi)星導航定位原理及方法.北京：科學出版社，2002.

[4] 王永良，丁前軍，李榮峰.自適應陣列信號處理.北京：清華大學出版社，2009.

[5] 唐瑞.GPS技術在高速火箭橇試驗測速系統(tǒng)中的應用.文件編號CARS-2013-1509.