近些年，隨著我國綜合國力和世界影響力的不斷提升，特別是北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)開通全球服務以來，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)與衛(wèi)星導航技術(shù)迎來了快速發(fā)展和突破，各應用領(lǐng)域?qū)χС直倍返膶Ш浇K端產(chǎn)品需求日益增多。如何解決導航終端產(chǎn)品在各類復雜場景下的測試難題成為了大家關(guān)注的焦點與技術(shù)攻關(guān)方向，小編整理了行業(yè)內(nèi)比較公認的幾種PNT測試的手段和方法。

? 對天信號測試

接收對天實星信號進行功能驗證測試，測試成本低，但測試一致性差、無法重復測試，且難以實現(xiàn)閉環(huán)與評估。

? 傳導有線測試

在實驗室條件下接收模擬器信號進行功能、性能測試，可以實現(xiàn)閉環(huán)測試與評估，但無法進行導航終端整機（含天線）性能測試，僅能滿足芯片、模組和單板測試。

?傳統(tǒng)暗室OTA測試

在微波暗室環(huán)境下接收模擬器信號進行空口測試（OTA測試），可以實現(xiàn)導航終端整機（含天線）閉環(huán)測試與評估，基本滿足整機常規(guī)定位、導航、授時（PNT）性能測試，無法開展GNSS復雜電磁干擾環(huán)境下的抗干擾、抗欺騙和實景結(jié)合測試。

? “滿天星”暗室測試：北斗技術(shù)人員的夢想 

在實驗室條件下構(gòu)建真實場景復雜GNSS電磁干擾環(huán)境，實現(xiàn)全面的測試。

衛(wèi)星導航復雜電磁環(huán)境模擬實驗室（以下簡稱“復雜電磁環(huán)境模擬實驗室”）通過構(gòu)建無線測試環(huán)境來模擬開放環(huán)境中可見星座導航信號及可能面臨的多種復雜干擾，模擬干擾信號與衛(wèi)星信號之間夾角三維、動態(tài)連續(xù)變化，以便全面測試導航終端的動、靜態(tài)性能及復雜電磁環(huán)境下的抗干擾性能。系統(tǒng)能夠模擬以北斗為主的多種導航信號布局、相關(guān)頻段的干擾信號布局，以及被測設備狀態(tài)控制，結(jié)合Nav3D實景地形及多徑模擬，完成對汽車、手機、5G、高精度GNSS模塊、PNT模組、抗干擾天線的動、靜態(tài)導航性能與抗干擾能力的定量測試和評估。

復雜電磁環(huán)境模擬實驗室能夠幫助我們的用戶完善條件能力建設，更為重要的是可以全面改善提升用戶體驗。首次提出“基于數(shù)字孿生三維可視化與智能運維”和“智能高效的實時在線評估與多源數(shù)據(jù)智能融合評估”的概念，完全能夠?qū)⑽覀兊挠脩魪娜粘７爆崱碗s和重復的測試工作中“解脫”出來，幫助用戶優(yōu)化測試計劃重心，不需要再單單關(guān)注某一項指標或某一次測試，系統(tǒng)結(jié)合預設測試場景數(shù)據(jù)、實際終端性能數(shù)據(jù)、以及多源數(shù)據(jù)智能融合后的評估數(shù)據(jù)，立體全面地反映被測導航終端性能，大大降低反復查看結(jié)果和編輯數(shù)據(jù)之間的差異性，提高測試效率。

復雜電磁環(huán)境模擬實驗室可以實現(xiàn)“滿天星”RNSS/RDSS輸出常規(guī)/抗干擾導航試驗場景、“滿天星”RTK輸出常規(guī)/抗干擾導航試驗場景、“滿天星”組合導航輸出常規(guī)/抗干擾導航試驗場景。可以幫助用戶主要解決以下測試需求：
?  導航定位測試
?  組合導航測試 
?  高精度RTK測試
?  短報文收發(fā)測試
?  抗窄帶壓制干擾測試 
?  抗寬帶壓制干擾測試
?  抗分布協(xié)同干擾測試
?  靈敏度測試
?  北斗+5G測試
?  抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾測試
?  抗生成式欺騙干擾測試 
?  抗單站壓制干擾能力測試
?  抗多站壓制干擾能力測試
?  波束指向精度測試 
?  干擾來向檢測
?  EIRP測試  
?  手機測試 
?  V2X測試

?  模擬任意時間、位置，支持長時間連續(xù)仿真

?  模擬衛(wèi)星信號實際來波方向、路徑與衛(wèi)星運動軌跡

?  模擬干擾信號與衛(wèi)星信號之間夾角三維、動態(tài)連續(xù)變化

?  模擬被測終端姿態(tài)角的動、靜態(tài)連續(xù)變化，支持多自由度模擬

?  模擬多種復雜GNSS電磁環(huán)境干擾，包括壓制干擾、欺騙干擾、復合干擾等

?  導航全要素信號模擬，可加入RTK、慣導、Nav3D多徑模型仿真

?  支持BDS、GPS、GLONASS、Galileo、NavIC、QZSS、SBAS多頻率測試

?  模擬北斗區(qū)域、全球短報文出站發(fā)射、入站信號接收處理和閉環(huán)測試

?  支持實時在線、多源數(shù)據(jù)融合評估，立體、直觀展示被測終端性能

?  支持系統(tǒng)鏈路功率、傳輸時延、頻率等參數(shù)的自動化標校

?  系統(tǒng)三維可視化與智能運維監(jiān)測，全方位掌握測試過程和系統(tǒng)運行狀態(tài)

?  內(nèi)置豐富的測試場景庫，覆蓋導航終端90%以上測試需求

衛(wèi)導信息的滿天星暗室優(yōu)勢在哪里？

滿天星暗室相比傳統(tǒng)微波暗室,多布局了很多個導航天線,干擾滑軌,干擾天線等,需要關(guān)注每個導航天線對應的靜區(qū)性能,干擾天線發(fā)射的大功率干擾信號在轉(zhuǎn)臺、滑軌等非金屬部件引起的反射、散射信號會不會影響靜區(qū)性能等,需要遍歷仿真所有導航天線、干擾天線運動位置、轉(zhuǎn)臺不同姿態(tài)對應的不同頻段的暗室靜區(qū)性能。目前市面上的商用電磁仿真軟件針對這種仿真需求都無法滿足,即使配置最高端的電腦仿真幾天也是進展甚微。

衛(wèi)導信息獨創(chuàng)的BeamSpaceSim仿真軟件針對滿天星暗室進行全要素建模仿真，包括吸波材料、天線、轉(zhuǎn)臺、天線支架等實體建模，構(gòu)建包含多種反射機制的電磁環(huán)境復雜模擬。

▲天線方向圖建模

通過仿真發(fā)現(xiàn)“脆弱區(qū)域”，對多種敏感“脆弱區(qū)域”設定“預防方案”，確保系統(tǒng)仿真性能“所見即所得”。根據(jù)干擾反射電平和暗室靜區(qū)指標給出不滿足的區(qū)域，以供測評軟件在測試場景中規(guī)避。

▲暗室靜區(qū)分析

▲暗室干擾區(qū)分析

▲基于光束投射法（Ray Tracing）的信號建模

▲全衛(wèi)星星座仿真建模

全面的抗干擾測試場景要求仿真初始時間、仿真時長等任意可設，并支持長時間連續(xù)仿真，即要求衛(wèi)星星座模擬信號在空時上應能覆蓋所有衛(wèi)星信號來向動態(tài)模擬。針對這個需求目前有兩種解決方案：

? 進行暗室分區(qū)（衛(wèi)星分區(qū)），配置多臺高性能GNSS多頻率模擬器

該方案除了仿真衛(wèi)星信號的不同來波方向以外，還可以仿真在長時間內(nèi)衛(wèi)星從一個分區(qū)運動到另一個分區(qū)的情況，并與真實星座衛(wèi)星運動一致。采用暗室分區(qū)的方案技術(shù)路線成熟、可靠，但建設經(jīng)費投入較大，一般單位和企業(yè)難以承受，而且多臺模擬器同步技術(shù)難度大，偽距和載波相位通道間差異很難補充，分區(qū)信號切換時極易造成接收機信號失鎖。

?   引入微波開關(guān)矩陣設備，通過開關(guān)矩陣控制多路衛(wèi)星信號選通

該方案主要從成本和技術(shù)實現(xiàn)難度考慮出發(fā)，基本可以滿足滿天星暗室測試需求，但無法進行長時間連續(xù)仿真和載波相位差分（RTK）測試。主要原因是微波開關(guān)矩陣的信號切換時間一般在100ns以上，不同次切換時間還存在一個差別，不可能通過事先標定完全消除，這會引起衛(wèi)星信號中斷和不連續(xù)，造成接收機信號失鎖，偽距和載波相位觀測值出現(xiàn)跳變，與真實情況不符，影響抗干擾性能的測試評估。

衛(wèi)導信息經(jīng)過多年的技術(shù)積累與沉淀，以客戶和市場需求為導向，堅持通過自主研發(fā)和技術(shù)融合創(chuàng)新，首創(chuàng)了衛(wèi)星信號天線間零延遲切換偽距無跳變技術(shù)，解決了復雜電磁環(huán)境長時間連續(xù)仿真和信號精度問題，該技術(shù)已申請國家專利保護，并在國內(nèi)多家實驗室成功應用，是唯一經(jīng)過工程驗證的復雜電磁環(huán)境模擬關(guān)鍵技術(shù)。

▲衛(wèi)星信號天線切換

國內(nèi)首次引入全景三維可視化實時監(jiān)測與分析評估技術(shù)，注重全要素、全流程、全數(shù)據(jù)可視化設計，提供清晰、直觀、高效的用戶體驗?；贜avTest軟件的數(shù)據(jù)可視化，主要包含測試場景構(gòu)建可視化、測試過程可視化和測試結(jié)果分析，具有增強數(shù)據(jù)全局細節(jié)、實時監(jiān)測動態(tài)展現(xiàn)、多源數(shù)據(jù)智能融合評估等特點。

?   亮點1：測試場景構(gòu)建可視化

1) 場景構(gòu)建元素立體直觀

▲場景構(gòu)建元素

2) 運行場景2D/3D可視化

▲2D/3D可視化

 ?   亮點2：測試過程可視化

1) 用戶軌跡

▲用戶軌跡

2) 數(shù)據(jù)實時監(jiān)測動態(tài)展現(xiàn)

▲數(shù)據(jù)監(jiān)測

?  亮點3：測試結(jié)果可視化

1) 預設場景與流程數(shù)據(jù)

2) 實際終端性能數(shù)據(jù)

3) 多源融合后的評估數(shù)據(jù)

 ?   終極亮點：孿生可視+智能運維，系統(tǒng)三維可視化與故障診斷

系統(tǒng)可視化包含環(huán)境可視化、導航可視化、干擾可視化、終端可視化、軌跡可視化、天線可視化、暗室可視化、設備可視化和評測可視化9個部分，對系統(tǒng)所有需要表征的數(shù)據(jù)進行可視化分類處理，為用戶提供更清晰、直觀、高效的用戶體驗。

創(chuàng)新采用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)造虛擬的仿真評估平行系統(tǒng)，將被測設備狀態(tài)及天線、轉(zhuǎn)臺、滑軌、機柜、線纜狀態(tài)等要素全部虛擬孿生在平行系統(tǒng)中。當信號鏈路或設備出現(xiàn)故障時，虛擬的平行系統(tǒng)中對應的鏈路和設備及時告警，并可視化定位到具體部位，方便用戶進行故障診斷和排查。

▲孿生可視

在三維可視化監(jiān)控中，用戶可以直觀的看到系統(tǒng)內(nèi)各組成部分之間的硬件關(guān)系，系統(tǒng)內(nèi)部如果出現(xiàn)故障，將會以紅色閃爍的形式發(fā)出告警提醒用戶；在選中對應的設備后，設備外輪廓標黃并顯示出該設備的基本信息（含故障原因）。

▲設備可視化

通過機柜與設備可視化的方式，科學建立并掌握系統(tǒng)重要設備，提高設備管理效率和系統(tǒng)集成度。

▲機柜與設備可視化

為提升系統(tǒng)可維護性，設計有線纜可視化界面，可對整個系統(tǒng)線纜進行建模并一一對應，完成故障預警和生產(chǎn)施工指導，提升布線安裝和故障診斷效率。

▲線纜可視化

衛(wèi)導信息的滿天星暗室具有豐富全面的仿真測試場景，除以上關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)勢外，還應用了“多衛(wèi)星、多干擾高效自動校準技術(shù)”、“實時在線閉環(huán)監(jiān)測技術(shù)”等。

經(jīng)過多年的技術(shù)積累與沉淀，湖南衛(wèi)導通過自主研發(fā)和技術(shù)融合創(chuàng)新，解決了“滿天星”復雜電磁環(huán)境衛(wèi)星導航抗干反欺騙測試的關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了真實三維場景及多徑信號仿真模型、干擾測試場景構(gòu)建、高動態(tài)高精度信號仿真模擬等關(guān)鍵技術(shù)，形成了滿天星復雜電磁環(huán)境衛(wèi)星導航模擬測試的綜合解決方案，主要應用于各類導航終端產(chǎn)品性能全方位檢測。我公司該系統(tǒng)擁有20多項發(fā)明專利，其中多項關(guān)鍵技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)成熟先進，徹底打破了國外對華的技術(shù)封鎖，填補國內(nèi)高端模擬仿真測試系統(tǒng)空白，2020年榮獲全國衛(wèi)星導航定位協(xié)會科技進步二等獎。

湖南衛(wèi)導信息科技有限公司是國內(nèi)唯一一家具備核心儀器制造、系統(tǒng)設計論證、系統(tǒng)集成開發(fā)、實景地形及多徑模擬、孿生可視+數(shù)字運維和全流程交付保障的單位。截至目前，湖南衛(wèi)導已完成交付并投入使用的復雜電磁環(huán)境模擬測試系統(tǒng)近20套，我們?yōu)?00多家用戶單位提供了復雜GNSS電磁環(huán)境下導航終端產(chǎn)品的測試保障服務。