用于低空无线信号测试系统的校准方法、装置及系统与流程

本技术涉及低空信号测试，例如涉及一种用于低空无线信号测试系统的校准方法、装置及系统。

背景技术：

1、随着低空经济的蓬勃发展，第四代移动通信技术（4g）及第五代移动通信增强技术（5g-a）网络逐渐从地面向低空空域延伸覆盖，为无人机、电动垂直起降飞行器等低空航空器提供广域、高可靠的通信保障。低空无线信号测试系统作为评估此类低空通信网络覆盖质量与信号传输性能的关键测量设备，其测试结果的准确性与可靠性直接关系到低空通信网络的规划建设、优化调整与验收评估的科学性。

2、低空无线信号测试系统本质上是一个由空中移动平台（如多旋翼无人机）、挂载式信号测试设备（如频谱分析仪或扫频仪）以及导航定位模块共同构成的复合测量系统。在实际作业过程中，该系统随飞行平台在空中移动，同步采集特定地理位置处的无线信号强度、信噪比、频谱特征等参数，以绘制低空信号覆盖地图。现有技术中对无线信号测试设备的校准，通常仅参照传统地面路测设备的计量方法，即在实验室环境中，利用可溯源的标准信号源测量其在不同频段、不同信道下的发射电平、接收电平、频谱模板及矢量调制精度等射频参数。

3、在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

4、现有技术中对于低空无线信号测试系统的单一射频维度的静态校准手段，无法保障低空无线信号测试系统在动态作业条件下的测量可靠性，导致低空无线信号测试系统的整体测量可靠性较低。

5、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

2、本公开实施例提供了一种用于低空无线信号测试系统的校准方法、装置及系统，以提高低空无线信号测试系统的整体测量可靠性。

3、在一些实施例中，低空无线信号测试系统包括测试时共同搭载于飞行平台的信号测试设备和导航定位设备；用于低空无线信号测试系统的校准方法包括：由标准信号源测量信号测试设备在预设测试条件下的射频信号参数，以获得低空无线信号测试系统的射频指标静态校准结果；其中，标准信号源与信号测试设备通信连接；控制飞行平台按预设航线飞行，并在飞行过程中，建立机载参考传感器与低空无线信号测试系统之间的硬件级时间关联；其中，导航定位设备和精度高于导航定位设备的机载参考传感器共同搭载于飞行平台；基于硬件级时间关联，将机载参考传感器记录的参考轨迹数据与导航定位设备记录的导航轨迹数据进行时空对齐，以获得低空无线信号测试系统的定位指标动态校准结果；根据射频指标静态校准结果和定位指标动态校准结果对低空无线信号测试系统进行校准。

4、可选地，在飞行过程中，建立机载参考传感器与低空无线信号测试系统之间的硬件级时间关联，包括：在飞行过程中，控制机载参考传感器以预设频率生成秒脉冲信号；其中，每一秒脉冲信号的脉冲沿触发低空无线信号测试系统的数据记录单元记录一个对应的本地触发时间戳；形成机载参考传感器的秒脉冲绝对时间序列与数据记录单元的本地触发时间戳序列之间的硬件级映射关系；其中，机载参考传感器的秒脉冲信号输出端通过物理线缆连接至数据记录单元的触发输入端口。

5、可选地，基于硬件级时间关联，将机载参考传感器记录的参考轨迹数据与导航定位设备记录的导航轨迹数据进行时空对齐，以获得低空无线信号测试系统的定位指标动态校准结果，包括：将参考轨迹数据与导航轨迹数据进行时间对齐；基于预先标定的机载参考传感器天线相位中心与导航定位设备天线相位中心之间的空间偏差，对时间对齐后的参考轨迹数据和导航轨迹数据进行空间位置补偿；根据补偿对齐后的轨迹数据，计算低空无线信号测试系统在动态飞行状态下的导航定位精度误差，以及基于硬件级映射关系计算时间同步误差，将导航定位精度误差和时间同步误差作为定位指标动态校准结果。

6、可选地，将参考轨迹数据与导航轨迹数据进行时间对齐，包括：将参考轨迹数据与导航轨迹数据均转换至协调世界时时间基准，并基于硬件级映射关系，确定导航轨迹数据中每一采样点对应的协调世界时；以参考轨迹数据为插值基准，对于导航轨迹数据中的每一目标采样点时刻，在目标采样点时刻的前后邻域内选取多个参考轨迹数据采样点作为插值节点；基于插值节点及插值节点对应的位置数据，计算得到目标采样点时刻对应的目标插值位置数据，并以目标插值位置数据作为与目标参考航迹数据时间对齐后的参考轨迹数据。

7、可选地，基于预先标定的机载参考传感器天线相位中心与导航定位设备天线相位中心之间的空间偏差，对时间对齐后的参考轨迹数据和导航轨迹数据进行空间位置补偿，包括：获取预先测量的机载参考传感器天线相位中心与导航定位设备天线相位中心之间的三维杆臂向量；确定与三维杆臂向量对应的空间补偿量；将空间补偿量叠加至时间对齐后的导航轨迹数据上，以使导航轨迹数据在空间上归算至机载参考传感器天线相位中心处。

8、可选地，确定与三维杆臂向量对应的空间补偿量，包括：获取飞行平台在飞行过程中的实时姿态角数据；基于实时姿态角数据构建从机体坐标系至站心直角坐标系的旋转矩阵，将三维杆臂向量转换至站心直角坐标系下，得到空间补偿量。

9、可选地，由标准信号源测量信号测试设备在预设测试条件下的射频信号参数，以获得低空无线信号测试系统的射频指标静态校准结果，包括：在信令模式下使信号测试设备与标准信号源建立呼叫连接，由标准信号源测量信号测试设备在不同预设频段和预设信道下的射频信号参数，以获得射频信号误差；将射频信号误差作为射频指标静态校准结果。

10、可选地，控制飞行平台按预设航线飞行，包括控制飞行平台按照以下一种或多种预设飞行模态飞行：匀速直线飞行模态，用于校准导航定位设备的静态定位精度；匀速圆周飞行模态，用于校准导航定位设备在机动状态下的跟踪定位精度；不同高度分层飞行模态，用于校准导航定位设备在不同高度层的垂直定位精度；变加速机动飞行模态，用于校准导航定位设备在瞬变运动状态下的动态响应精度。

11、在一些实施例中，用于低空无线信号测试系统的校准装置包括：处理器、存储器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现用于低空无线信号测试系统的校准方法。

12、在一些实施例中，用于低空无线信号测试系统的校准系统包括：飞行平台，被配置为按预设航线飞行；低空无线信号测试系统，包括测试时共同搭载于飞行平台的信号测试设备和导航定位设备；机载参考传感器，与低空无线信号测试系统共同搭载于飞行平台，机载参考传感器的定位精度高于导航定位设备；前述用于低空无线信号测试系统的校准装置。

13、本公开实施例提供的用于低空无线信号测试系统的校准方法、装置及系统，可以实现以下技术效果：

14、本公开技术方案中，通过将可溯源的标准信号源与信号测试设备建立通信连接，在预设测试条件下精确测量其射频信号参数，确保了低空无线信号测试系统在信号测量维度上的静态准确性，并且，通过在动态飞行过程中引入精度高于被校系统导航定位设备的机载参考传感器，并建立其与低空无线信号测试系统之间的硬件级时间关联，进而基于该硬件级时间关联对参考轨迹数据与导航轨迹数据进行时空对齐处理，使得测试系统在导航定位维度上的动态精度得以被精确量化评估。如此，利用同时覆盖射频测量准确性与时空数据一致性的联合校准机制，确保低空无线信号测试系统在实际飞行作业中采集的每一个信号测量值都能被准确标记于正确的地理位置与时间坐标上，从而有效消除了因导航定位偏差或时间同步误差所导致的信号与位置错配问题，保障了最终生成的低空三维信号覆盖地图的真实性与可信度，显著提高了低空无线信号测试系统的整体测量可靠性。

15、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。