卫星导航接收机抗干扰测试评估方法研究_王和
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（ 1. Satellite Navigation Laboratory，The Second Artillery Engineering University of PLA，Xi’an Shaanxi 710025，China； 2. China National Tobacco Corporation Beijing Company，Beijing 100029，China）
Key words satellite navigation receiver； anti-jamming capability； test and evaluation system； anti-jamming sensitivity； interference suppression degree
一款功率合成器，实现了测试与评估系统有线测试和无线测试的快速转换，完成了有线测试情况下抗干扰能力的测试和评
估。测试结果表明，所测接收机的抗干扰能力能够达到产品的性能标准，同时也证明了该系统的有效性。
关键Fra Baidu bibliotek 卫星导航接收机； 抗干扰能力； 测试评估系统； 抗干扰灵敏度； 干扰抑制度
中图分类号 TP23
0 引言
随着战场电磁环境越来越复杂，如大自然雷暴 和高功率微波干扰信号等，对卫星导航系统的可靠 性提出了更高的要求，如何提高卫星导航系统的可 靠性及其 抗 干 扰 能 力，是 近 些 年 来 导 航 战 关 注 的 焦点［1］。
目前，各种型号的卫星导航接收机不断涌现，抗 干扰能力也各有不同。但对于卫星导航接收机抗干 扰能力的测试与评估没有统一的参考标准，为了能 够快捷、有效地对接收机的抗干扰性能进行测试与 评估，建立了一套抗干扰测试评估系统，并提出了一 种对其抗干扰能力测试与评估方法，对接收机的测 试、定型和检验等阶段具有一定的参考价值［2，3］。
控制与评估模块组织相应的参数 /指令流分发、 数据初始化、逻辑流程驱动和状态反馈控制等，控制 接收机的操作指令发送给弹载卫星接收机，并将弹 载卫星接收机状态反馈及测量结果送至数据测试与 采集模块，在控制与评估模块的控制下完成测试评 估，生成测试报告。
2 测试方法
为了真实地反映复杂战场电磁环境对弹载接收 机的影响，需要采用多制式、多极化方式的干扰源， 从有线、无线方式对弹载接收机施加影响。干扰信
抗干扰灵敏度和干扰抑制度有一一对应的关 系，它们之间的关系曲线称为接收机抗干扰性能曲 线［11，12］。每改变 一 个 接 收 机 输 入 端 的 干 噪 比 数 值 （ 干扰抑制度） 时，都需改变接收机输入端的信噪比 数值（ 抗干扰灵敏度） ，以使接收机输出信噪比等于 SNＲOmin 。
对照测试方法，在不同测试场景设置的情况下， 画出相应抗干扰性能曲线，计算出输入干信比，与接 收机抗干扰能力的参数指标进行对比，记录结果并 进行分析。
主要采用功率计和频谱仪对抗干扰性能进行测 试，其测试流程如下：
① 选择导弹电磁环境效应实验室作为测试场 地，设置初始仿真参数，通过卫星信号仿真器生成单 通道的导航信号；
② 选择干扰仿真器的宽带干扰模式为扫频，生 成干扰信号，通过功合器与导航信号一起送入接收 机射频输入端；
③ 设定接收机的 SNＲOmin，以此为约束条件，不 断调整导航信号和干扰信号的功率，测试并记录接 收机输入端的信噪比和信干比；
文献标识码 A
文章编号 1003 － 3106（ 2014） 03 － 0005 － 03
Ｒesearch on Anti-jamming Test Evaluation Method for Satellite Navigation Ｒeceiver
WANG He1 ，LIU Guang-bin1 ，CHENG Jun-ren1 ，SONG Hai-song2
信息系统与网络
卫星导航接收机抗干扰测试评估方法研究
王 和1 ，刘光斌1 ，程俊仁1 ，宋海松2
（ 1. 第二炮兵工程大学 卫星导航实验室，陕西 西安 710025； 2. 中国烟草总公司北京市公司，北京 100029）
摘 要 为了检验卫星导航系统终端接收机的抗干扰性能，建立了一套卫星导航接收机抗干扰测试评估系统，设计了
图 3 抗干扰能力无线测试方法
但是，由于无线测试方式需要暗室的支持，考虑 到卫星导航接收机的实际测试环境，测试方法主要 采用有线测试方式进行。
假设接收机的最低输出信噪比（ SNＲOmin ） 定义 为接收机满足相应参数设置的性能要求下对应的输 出信噪比的最小值，以此为约束条件，测试接收机输 入端的信噪比和信干比［9］。
1 系统工作原理
卫星导航接收机抗干扰测试评估系统主要由控 制与测试评估分系统、卫星信号仿真分系统、干扰信
号仿真分 系 统 等 3 个 分 系 统 组 成，其 工 作 原 理 如 图 1所示。
图 1 系统工作原理
卫星导航接收机抗干扰测试和评估过程需要控 制与测试评估分系统、卫星信号仿真分系统和干扰 信号仿真分系统等协同工作。根据人机交互界面，
为了便于在有线测试和无线测试之间进行灵活 切换，设计了一款射频功率合成器，其主要特点是能 够同时输出卫星仿真信号、干扰仿真信号以及它们 的合成信号，这为系统测试提供了极大的便利，其简 易原理如图 2 所示。图中 XS3 是 XS1 的直通输出 口，XS4 是 XS2 的直通输出口，XS5 是 XS1 和 XS2 的合路输出口。
6 2014 Ｒadio Engineering Vo1. 44 No. 3
信息系统与网络
3． 1 抗干扰灵敏度 Si 在干扰信号的类型、个数和强度都固定的外部
环 境 下，满 足 接 收 机 输 出 信 噪 比 大 于 或 等 于 SNＲOmin 时，调整接 收 机 输 入 信 号 的 信 号 强 度，当 接 收机的输出信噪比等于接收机最低输出信（ 干） 噪 比 SNＲOmin时，接收机输入端的信噪比即为抗干扰 灵敏度 Si。抗干扰灵敏度 Si 反映了接收机性能、干 扰类型和强度等多个参考量的函数，也反映了接收 机对输入信号中有用信号的强度要求，因此接收机 抗干扰灵敏度 Si 值越大，接收机越不灵敏，说明接 收机的抗干扰性弱。 3． 2 干扰抑制度 AJi
图 2 功率合成器原理
采用有线连接时，干扰仿真信号与卫星仿真信 号通过功率合成器合成后，使用射频线通过 XS5 发 送给被测接收机； 采用无线连接时，卫星仿真信号和 干扰仿真信号可以通过不同类型的天线发射出去， 提供给被测试设备，以仿真不同天线条件下的干扰 信号。测试系统可对多台用户设备同时进行测试， 采用程序控制矩阵开关和射频合成对仿真信号进行 分路和合路，提高自动化操作程度。
号源的调试方式和天线极化方式也是灵活多变的， 常见的干扰 源 调 制 方 式 主 要 有 宽 频、线 性 调 频、单 音、多音和脉冲等，极化方式主要有水平极化、垂直 极化、线极化和圆极化等［6 － 8］。
在进行无线测试时，需要利用枚举方法，将可能 出现的调制方式与天线极化方式进行组合测试，调 节干扰信号个数、类型和强度，并转动暗室转台，对 接收机进行测试，其测试方法如图 3 所示。
收稿日期： 2013-11-27 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 61374054） 。
2014 年 无线电工程 第 44 卷 第 3 期 5
信息系统与网络
指定相应的抗干扰测试项目。通过控制与测试评估 分系统的控制与评估模块，设定测试环境，其中包括 导航星座分布、轨道参数、空间环境和用户轨迹等。 根据测试场景仿真产生观测数据，传送至卫星信号 仿真分系统的射频信号仿真模块，以模拟产生 GPS / GLONASS / BDS 导航卫星射频仿 真 信 号［4，5］。同 时 控制干扰信号仿真分系统，使其产生所需的干扰信 号，并将二者通过功率合成器合成导航测试信号，该 信号支持 有 线 和 无 线 连 接，无 线 连 接 时 需 要 暗 室 支持。
机输入端的干噪比数值（ 干扰抑制度） ，得出相应的 接收机输入端信噪比数值（ 抗干扰灵敏度） ，在卫星 信号仿真器输出功率调整范围内采集了多组数据， 画出抗干扰性能曲线。窄带信号抗干扰性能曲线如 图 4 所示，宽带信号抗干扰性能曲线如图 5 所示。
图 4 窄带信号抗干扰性能曲线
图 5 宽带信号抗干扰性能曲线
Abstract An anti-jamming test evaluation system for satellite navigation receiver is established in order to test the terminal receiver anti-jamming performance of satellite navigation system． A power synthesizer is designed to implement the quick switching of wired test and wireless test of test and evaluation system and the test and evaluation of anti-jamming capability in wired test． The test results show that the anti-jamming capability of measured receiver can come up to product performance standards，and also prove the effectiveness of system．
在干扰信号的类型、个数和强度都固定的外部 环 境 下，满 足 接 收 机 输 出 信 噪 比 大 于 或 等 于 SNＲOmin 时，调整接 收 机 输 入 干 扰 信 号 的 信 号 强 度， 当接收 机 的 输 出 信 噪 比 等 于 接 收 机 最 低 输 出 信 （ 干） 噪比 SNＲOmin 时，接收机输入端的干噪比即为 干扰抑制度 AJi。干扰抑制度反映出在干扰环境一 定的情况下，接收机对输入干扰信号的最大抑制能 力，因此接收机干扰抑制度 AJi 越大，抗干扰能力 越强。
4 测试实例
通过卫星导航接收机抗干扰测试评估系统对一 款成熟的接收机进行测试，这款接收机出厂性能指 标中 对 抗 干 扰 能 力 的 标 准 为： 窄 带 干 扰 干 信 比 ≥60 dB； 宽带干扰干信比≥50 dB。
控制卫星信号仿真分系统生成卫星导航信号， 同时 利 用 干 扰 信 号 仿 真 分 系 统 生 成 功 率 为 1 575. 42 MHz的单音窄带干扰信 号 和 中 心 频 率 为 1 575. 42 MHz、带宽为2. 046 MHz的宽带干扰信号， 通过功率合成器将卫星导航信号与干扰信号通过有 线的方式输入接收机射频输入端。设定接收机的 SNＲOmin为 － 20 dB，并以此基本约束，不断改变接收
④ 选择干扰仿真器的窄带干扰模式为连续波， 生成干扰信号，通过功合器与导航信号一起送入接 收机射频输入端，重复步骤③。
3 评估方法
对抗干扰性能进行评估时，首先考虑接收机的 最低性能指标约束，可以以接收机的输出信噪比必 须达到最低输出信噪比 SNＲOmin 为基本约束［10］，定 义抗干扰灵敏度和干扰抑制度 2 个评估指标。
5 结束语
从性能检验的角度，建立了一套抗干扰测试评 估系统，设计了一种卫星导航接收机抗干扰能力测 试评估方法。通过实例测试结果表明，接收机对宽 带信号的抗干扰能力比对窄带信号的抗干扰能力 弱。需要注意的是，干扰信号在不同的条件（ 如信 号类型、信号入射方向、信号强度以及测试环境等） 下，测试的结果会有所差异。因此在进行抗干扰能 力测试时，应具体考虑各因素所带来的影响。 ?
从图 4 可以看出，在窄带干扰的情况下，抗干扰 灵敏度 S 最大达到 － 13． 5 dB，大于 － 13． 5 dB接收 机即出 现 失 锁。通 过 计 算，接 收 机 最 大 可 以 忍 受 66 dB的干信比，性能优于参数标准规定的窄带干扰 干信比≥60 dB的指标。从图 5 可以看出，在宽带干 扰的情况下，抗干扰灵敏度 S 最大达到 － 3 dB，大于 － 3 dB接收机即出现失锁。通过计算，接收机最大 可以忍受56 dB的干信比，性能优于参数标准规定的 宽带干扰干信比≥50 dB的指标，得出如下结论： 所 测接收机的抗干扰能力合格。
Key words satellite navigation receiver； anti-jamming capability； test and evaluation system； anti-jamming sensitivity； interference suppression degree
一款功率合成器，实现了测试与评估系统有线测试和无线测试的快速转换，完成了有线测试情况下抗干扰能力的测试和评
估。测试结果表明，所测接收机的抗干扰能力能够达到产品的性能标准，同时也证明了该系统的有效性。
关键Fra Baidu bibliotek 卫星导航接收机； 抗干扰能力； 测试评估系统； 抗干扰灵敏度； 干扰抑制度
中图分类号 TP23
0 引言
随着战场电磁环境越来越复杂，如大自然雷暴 和高功率微波干扰信号等，对卫星导航系统的可靠 性提出了更高的要求，如何提高卫星导航系统的可 靠性及其 抗 干 扰 能 力，是 近 些 年 来 导 航 战 关 注 的 焦点［1］。
目前，各种型号的卫星导航接收机不断涌现，抗 干扰能力也各有不同。但对于卫星导航接收机抗干 扰能力的测试与评估没有统一的参考标准，为了能 够快捷、有效地对接收机的抗干扰性能进行测试与 评估，建立了一套抗干扰测试评估系统，并提出了一 种对其抗干扰能力测试与评估方法，对接收机的测 试、定型和检验等阶段具有一定的参考价值［2，3］。
控制与评估模块组织相应的参数 /指令流分发、 数据初始化、逻辑流程驱动和状态反馈控制等，控制 接收机的操作指令发送给弹载卫星接收机，并将弹 载卫星接收机状态反馈及测量结果送至数据测试与 采集模块，在控制与评估模块的控制下完成测试评 估，生成测试报告。
2 测试方法
为了真实地反映复杂战场电磁环境对弹载接收 机的影响，需要采用多制式、多极化方式的干扰源， 从有线、无线方式对弹载接收机施加影响。干扰信
抗干扰灵敏度和干扰抑制度有一一对应的关 系，它们之间的关系曲线称为接收机抗干扰性能曲 线［11，12］。每改变 一 个 接 收 机 输 入 端 的 干 噪 比 数 值 （ 干扰抑制度） 时，都需改变接收机输入端的信噪比 数值（ 抗干扰灵敏度） ，以使接收机输出信噪比等于 SNＲOmin 。
对照测试方法，在不同测试场景设置的情况下， 画出相应抗干扰性能曲线，计算出输入干信比，与接 收机抗干扰能力的参数指标进行对比，记录结果并 进行分析。
主要采用功率计和频谱仪对抗干扰性能进行测 试，其测试流程如下：
① 选择导弹电磁环境效应实验室作为测试场 地，设置初始仿真参数，通过卫星信号仿真器生成单 通道的导航信号；
② 选择干扰仿真器的宽带干扰模式为扫频，生 成干扰信号，通过功合器与导航信号一起送入接收 机射频输入端；
③ 设定接收机的 SNＲOmin，以此为约束条件，不 断调整导航信号和干扰信号的功率，测试并记录接 收机输入端的信噪比和信干比；
文献标识码 A
文章编号 1003 － 3106（ 2014） 03 － 0005 － 03
Ｒesearch on Anti-jamming Test Evaluation Method for Satellite Navigation Ｒeceiver
WANG He1 ，LIU Guang-bin1 ，CHENG Jun-ren1 ，SONG Hai-song2
信息系统与网络
卫星导航接收机抗干扰测试评估方法研究
王 和1 ，刘光斌1 ，程俊仁1 ，宋海松2
（ 1. 第二炮兵工程大学 卫星导航实验室，陕西 西安 710025； 2. 中国烟草总公司北京市公司，北京 100029）
摘 要 为了检验卫星导航系统终端接收机的抗干扰性能，建立了一套卫星导航接收机抗干扰测试评估系统，设计了
图 3 抗干扰能力无线测试方法
但是，由于无线测试方式需要暗室的支持，考虑 到卫星导航接收机的实际测试环境，测试方法主要 采用有线测试方式进行。
假设接收机的最低输出信噪比（ SNＲOmin ） 定义 为接收机满足相应参数设置的性能要求下对应的输 出信噪比的最小值，以此为约束条件，测试接收机输 入端的信噪比和信干比［9］。
1 系统工作原理
卫星导航接收机抗干扰测试评估系统主要由控 制与测试评估分系统、卫星信号仿真分系统、干扰信
号仿真分 系 统 等 3 个 分 系 统 组 成，其 工 作 原 理 如 图 1所示。
图 1 系统工作原理
卫星导航接收机抗干扰测试和评估过程需要控 制与测试评估分系统、卫星信号仿真分系统和干扰 信号仿真分系统等协同工作。根据人机交互界面，
为了便于在有线测试和无线测试之间进行灵活 切换，设计了一款射频功率合成器，其主要特点是能 够同时输出卫星仿真信号、干扰仿真信号以及它们 的合成信号，这为系统测试提供了极大的便利，其简 易原理如图 2 所示。图中 XS3 是 XS1 的直通输出 口，XS4 是 XS2 的直通输出口，XS5 是 XS1 和 XS2 的合路输出口。
6 2014 Ｒadio Engineering Vo1. 44 No. 3
信息系统与网络
3． 1 抗干扰灵敏度 Si 在干扰信号的类型、个数和强度都固定的外部
环 境 下，满 足 接 收 机 输 出 信 噪 比 大 于 或 等 于 SNＲOmin 时，调整接 收 机 输 入 信 号 的 信 号 强 度，当 接 收机的输出信噪比等于接收机最低输出信（ 干） 噪 比 SNＲOmin时，接收机输入端的信噪比即为抗干扰 灵敏度 Si。抗干扰灵敏度 Si 反映了接收机性能、干 扰类型和强度等多个参考量的函数，也反映了接收 机对输入信号中有用信号的强度要求，因此接收机 抗干扰灵敏度 Si 值越大，接收机越不灵敏，说明接 收机的抗干扰性弱。 3． 2 干扰抑制度 AJi
图 2 功率合成器原理
采用有线连接时，干扰仿真信号与卫星仿真信 号通过功率合成器合成后，使用射频线通过 XS5 发 送给被测接收机； 采用无线连接时，卫星仿真信号和 干扰仿真信号可以通过不同类型的天线发射出去， 提供给被测试设备，以仿真不同天线条件下的干扰 信号。测试系统可对多台用户设备同时进行测试， 采用程序控制矩阵开关和射频合成对仿真信号进行 分路和合路，提高自动化操作程度。
号源的调试方式和天线极化方式也是灵活多变的， 常见的干扰 源 调 制 方 式 主 要 有 宽 频、线 性 调 频、单 音、多音和脉冲等，极化方式主要有水平极化、垂直 极化、线极化和圆极化等［6 － 8］。
在进行无线测试时，需要利用枚举方法，将可能 出现的调制方式与天线极化方式进行组合测试，调 节干扰信号个数、类型和强度，并转动暗室转台，对 接收机进行测试，其测试方法如图 3 所示。
收稿日期： 2013-11-27 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 61374054） 。
2014 年 无线电工程 第 44 卷 第 3 期 5
信息系统与网络
指定相应的抗干扰测试项目。通过控制与测试评估 分系统的控制与评估模块，设定测试环境，其中包括 导航星座分布、轨道参数、空间环境和用户轨迹等。 根据测试场景仿真产生观测数据，传送至卫星信号 仿真分系统的射频信号仿真模块，以模拟产生 GPS / GLONASS / BDS 导航卫星射频仿 真 信 号［4，5］。同 时 控制干扰信号仿真分系统，使其产生所需的干扰信 号，并将二者通过功率合成器合成导航测试信号，该 信号支持 有 线 和 无 线 连 接，无 线 连 接 时 需 要 暗 室 支持。
机输入端的干噪比数值（ 干扰抑制度） ，得出相应的 接收机输入端信噪比数值（ 抗干扰灵敏度） ，在卫星 信号仿真器输出功率调整范围内采集了多组数据， 画出抗干扰性能曲线。窄带信号抗干扰性能曲线如 图 4 所示，宽带信号抗干扰性能曲线如图 5 所示。
图 4 窄带信号抗干扰性能曲线
图 5 宽带信号抗干扰性能曲线
Abstract An anti-jamming test evaluation system for satellite navigation receiver is established in order to test the terminal receiver anti-jamming performance of satellite navigation system． A power synthesizer is designed to implement the quick switching of wired test and wireless test of test and evaluation system and the test and evaluation of anti-jamming capability in wired test． The test results show that the anti-jamming capability of measured receiver can come up to product performance standards，and also prove the effectiveness of system．
在干扰信号的类型、个数和强度都固定的外部 环 境 下，满 足 接 收 机 输 出 信 噪 比 大 于 或 等 于 SNＲOmin 时，调整接 收 机 输 入 干 扰 信 号 的 信 号 强 度， 当接收 机 的 输 出 信 噪 比 等 于 接 收 机 最 低 输 出 信 （ 干） 噪比 SNＲOmin 时，接收机输入端的干噪比即为 干扰抑制度 AJi。干扰抑制度反映出在干扰环境一 定的情况下，接收机对输入干扰信号的最大抑制能 力，因此接收机干扰抑制度 AJi 越大，抗干扰能力 越强。
4 测试实例
通过卫星导航接收机抗干扰测试评估系统对一 款成熟的接收机进行测试，这款接收机出厂性能指 标中 对 抗 干 扰 能 力 的 标 准 为： 窄 带 干 扰 干 信 比 ≥60 dB； 宽带干扰干信比≥50 dB。
控制卫星信号仿真分系统生成卫星导航信号， 同时 利 用 干 扰 信 号 仿 真 分 系 统 生 成 功 率 为 1 575. 42 MHz的单音窄带干扰信 号 和 中 心 频 率 为 1 575. 42 MHz、带宽为2. 046 MHz的宽带干扰信号， 通过功率合成器将卫星导航信号与干扰信号通过有 线的方式输入接收机射频输入端。设定接收机的 SNＲOmin为 － 20 dB，并以此基本约束，不断改变接收
④ 选择干扰仿真器的窄带干扰模式为连续波， 生成干扰信号，通过功合器与导航信号一起送入接 收机射频输入端，重复步骤③。
3 评估方法
对抗干扰性能进行评估时，首先考虑接收机的 最低性能指标约束，可以以接收机的输出信噪比必 须达到最低输出信噪比 SNＲOmin 为基本约束［10］，定 义抗干扰灵敏度和干扰抑制度 2 个评估指标。
5 结束语
从性能检验的角度，建立了一套抗干扰测试评 估系统，设计了一种卫星导航接收机抗干扰能力测 试评估方法。通过实例测试结果表明，接收机对宽 带信号的抗干扰能力比对窄带信号的抗干扰能力 弱。需要注意的是，干扰信号在不同的条件（ 如信 号类型、信号入射方向、信号强度以及测试环境等） 下，测试的结果会有所差异。因此在进行抗干扰能 力测试时，应具体考虑各因素所带来的影响。 ?
从图 4 可以看出，在窄带干扰的情况下，抗干扰 灵敏度 S 最大达到 － 13． 5 dB，大于 － 13． 5 dB接收 机即出 现 失 锁。通 过 计 算，接 收 机 最 大 可 以 忍 受 66 dB的干信比，性能优于参数标准规定的窄带干扰 干信比≥60 dB的指标。从图 5 可以看出，在宽带干 扰的情况下，抗干扰灵敏度 S 最大达到 － 3 dB，大于 － 3 dB接收机即出现失锁。通过计算，接收机最大 可以忍受56 dB的干信比，性能优于参数标准规定的 宽带干扰干信比≥50 dB的指标，得出如下结论： 所 测接收机的抗干扰能力合格。