摘 要：本文主要从卫星导航接收机时频校准技术的实际操作方法，系统框架、系统硬件及关键技术等方面入手，系统地研究了卫星导航接收机时频校准技术，以使该领域工作人员能够更为全面地了解及掌握该项技术，在实际工作中充分发挥该项技术的优势，突显该项技术的实际应用价值。
关键词：卫星导航；接收机；时频校准技术
中图分类号：TN965.5；TN967.1 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）02-0062-03
Abstract：This paper systematically studies the time-frequency calibration technology of satellite navigation receivers from the practical operation method，system framework，system hardware and key technologies. The time-frequency calibration technology of satellite navigation receivers is systematically studied in order to enable staff in this field to understand and master the technology more comprehensively，give full play to the advantages of this technology in practical work，and highlight the practical application value of this technology.
Keywords：satellite navigation；receiver；time-frequency calibration
0 引 言
由于卫星导航接收机在实际运行期间，经常会出现时间频率偏差，因此，需采用卫星导航接收机时频校准技术，以对其时间频率进行校准处理。以下为对卫星导航接收机时频校准技术的具体分析。
1 校准方法
1.1 直接影响卫星导航接收机时间频率传输参数的方法
直接影响卫星导航接收机时间频率传输参数的技术方法，主要包括卫星导航接收机天线的相位中心实际稳定状况校准、卫星导航接收机内部噪声指标校准、卫星导航接收机内部延迟校准等。以卫星导航接收机天线的相位中心实际稳定状况校准方法为例，卫星导航接收机的天线，属于卫星导航用户装置的关键构成部分，该卫星导航接收机一般需借助天线才可获取卫星信号的信息数据，这即可证明该卫星导航接收机的天线至关重要。天线相位及几何中心偏差，都属于天线相位的中心差异，卫星导航接收机的天线相位中心的稳定性往往影响该卫星导航接收机的实际时频。从一定程度上讲，直接影响卫星导航接收机时间频率传输参数，在实际操作中并不容易，通常需选定参考该接收机的天线，并将其作为标准件。通过超短基线的场测，得到待校准的天线及标准天线相互间基线参数值，并间接获取待校准天线相位的中心稳定性，图1为直接影响卫星导航接收机时间频率传输参数方法的基本操作原理。
1.2 间接影响卫星导航接收机时间频率传输参数的方法
间接影响卫星导航接收机时间频率传输参数的技术方法，主要包括校准冷启动初次定位的时间、校准热启动初次定位的时间、校准重新捕获的时间、校准捕获的灵敏度、校准精密度及定位偏差等。以校准冷启动初次定位的时间为例，接收机及历书星历均处于未知时间条件下，将该接收机从加电到第一个有效的定位点被输出的持续时间，作为冷启动的初次定位时间，以下为具体操作步骤：给接收机进行上电操作，把接收机内部先验的数据信息清除掉，断电，将模拟器开启，再开启在冷启动之前已设定完毕的校准场景，实施仿真操作。在该模拟器实施仿真操作期间，1分钟之后接收机即可上电，开始计时，查询该接收机可否定位，检测从上电到接收机输出第一个有效定位点的时间间隔。判断该校准批数是否满足相关标准，倘若满足标准，即可将仿真场景停止，让先验的导航数据信息及时间信息逐渐失效，断开接收机的电源，重复以上操作，计算10次操作时间间隔平均值，并将之作为校准冷启动初次定位的时间。
2 系统框架
如图2所示，卫星导航接收机时频校准技术，主要是以系统平台为依托实现该项技术的有效应用，该系统平台的核心为信号模拟器、控制上位机。为进一步验证卫星导航接收机时频校准技术实际应用的可行性优势，软件的开发部分将Novate10EMV-1、Novate10EMV-3高精度授时卫星导航接收机作为待校准接收机，以下为具体的技术方案设计：卫星导航接收机时间频率校准技术系统由校准系统软件、控制上位机及信号模拟器组成。控制上位机主要为校准系统软件提供所需安装的平台；校准系统软件则主要借助信号模拟器及TCP/IP协议实现通信，同时控制信号模拟器的内部仿真系统软件，使其能够提供相应的仿真信号；通过待校准接收机与串口协议之间的通信，实现校准操作；信号模拟器主要提供各种精准的、重复的仿真信号。
3 系统硬件及关键技术
3.1 系统硬件
信号模拟器主要是由国内计量科学专业研究学院的时频实验室所提供，主要包括：1台软件上位控制机、1台信号合路器、1台GLONASS型号的信号模拟器、1台GPSLI+L2型号的信号模拟器。GLONASS型号的信号模拟器及GPSLI+L2型号的信号模拟器，主要提供的信号为GLONASS及GPS。信号合路器的基本功能为融合GLONASS及GPS信号，并在该合路器的信号输出端口形成双系统及双频点卫星仿真信号，为操控者提供逼真的、全方位的星空环境；软件上位控制机为模拟器的软件控制、安装操作平台。
3.2 关键系统
在卫星导航接收机时频校准技术的实际开发及应用过程中，硬件之间的通信需通信接口协议，各个信号模拟器及校准系统软件也会应用到通信接口协议。因此，通信接口协议对于卫星导航接收机时频校准技术来说至关重要。卫星导航接收机时频校准技术是空间定位科学技术的典型技术，随着卫星导航接收机时频校准技术的不断优化及更新发展，其被广泛应用于空间信数据信息采集及各项服务中，且应用优势及效果较为突出。当前最为普遍的卫星导航接收机时频校准系统格式为NMEA-0183，该系统格式属于最终定位格式，即把二进制的定位格式有效转化成统一的标准定位格式。
3.3 具体介绍
通过图3即可了解该卫星导航接收机时频校准技术的系统整体设计原理，根据待校准接收机、接收机校准系统、信号模拟器等模块之间的数据信息传输关系的精细化分析结果，可得出整体系统技术框架设计细节图。
从该细节图中可以看出，该校准系统整体所需信息主要包括：待校准接收机及信号模拟器的所有数据信息。信号模拟器的数据信息包括：发送控制该模拟器的相关命令、信号模拟器所返回的数据信息。传输需求主要是指接收机的时频校准内部系统与信号模拟器之间的通信命令数据信息传输，借助相互间通信实现对信号模拟器系统软件运行的有效控制，并调控信号功率的强弱，为校准该接收机提供最佳的外部校准条件，有效提高校准效率，节省人力资源。信号模拟器返回信息数据是指模拟器对数据信息进行获得、解码及处理等管理；模拟器属于校准源，能够提供相应标准的信息数据。从一定程度上讲，高度及速度极限测量、精密度及误差检测、灵敏度跟踪及捕获等各项参数校准，均需该模拟器提供相应信息数据。待校准接收机信息数据管理包括：传送接收机的控制命令，采集该接收机返回的信息数据并对其进行处理、解码及存储，最终形成数据信息文件。该接收机通过校准系统的串口实现与校准系统的通信，并传输相关数据信息命令。采集该接收机返回的信息数据时，需先对数据信息进行解码，判断该接收机具体情况，明确定位，进而获取经纬度等地理位置数据信息，并对数据信息进行计算分析，以生成各种参数相对准确的校准文件。图4为该系统框架基本原理。
4 结 论
综上所述，本文主要介绍了卫星导航接收机时频校准技术的实际操作方法，系统框架、系统硬件及关键技术。为了能够更好地利用卫星导航接收机时频校准技术，发挥其优势，提高校准效率及精度，需相关领域的技术人员对该技术进行更深入的探索和研究，以积累丰富的经验，更好地掌握卫星导航接收机时频校准技术，做好卫星导航接收机时频校准工作。
参考文献：
[1] 黄磊，施富增.卫星导航接收机时频校准技术探讨 [J].建筑工程技术与设计，2016（11）：82+864.
[2] 裴超.GNSS接收机时频校准技术研究 [D].北京：北京交通大学，2014.
作者简介：王姜婷（1981.07-），女，河北唐山人，工程师，本科，研究方向：导航时频。
