基于Matlab GUI的地基增强系统地面站数据分析软件设计与实现

李敬龙

（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西 西安 710068）

【摘要】地基增强系统通过地面站播发差分修正数据提高机载卫星导航设备定位精度，为进场着陆的飞机提供全天候、高精度、实时、连续的精密进近着陆引导信息。为了便于排故和评价系统运行状态，地面站的监控设备会记录下包括接收机数据、差分数据在内的大量数据。采用origin等数据处理软件的分析这些数据会相当费时费力。本文基于Matlab GUI，设计并实现了地基增强系统地面站数据分析软件来提高数据分析效率，防止故障漏检。

关键词：地基增强系统，地面站，Matlab，数据分析

1引言

作为无人机首选的起降引导辅助手段，地基增强系统地面站需要保证绝对的稳定性和可靠性。这就要求工程技术人员在设备研制阶段，定期处理、分析地面站监控设备记录的数据，及时发现问题。然而，地面站设备较多且具有热备份设计，记录文件较大且内容繁杂。Matlab软件是Mathworks公司推出的一款功能强大的数学软件，具有高效的数值计算功能和完备的图形处理功能。本文使用Matlab的GUI模块来进行用户界面和处理代码设计，设计并实现了一种便于操作的地基增强系统地面站数据分析软件，以提高数据处理效率并避免故障漏检。

2软件功能设计

地面站数据分析软件根据用户的界面操作，选择读取、分析相应的记录文件，包括差分数据、卫星原始观测量等，并绘制相应数据点线图，保存分析结果；同时，地面站数据分析软件也可以回放接收机数据，协助技术人员排查故障。

2.1 差分数据分析

地面站的差分数据文件主要包括BD双频载波差分报文记录文件，B1单频伪距差分报文记录文件，B3单频伪距差分报文记录文件。BD双频载波差分报文记录文件格式主要包括北斗周，北斗周内秒，B1和B3频点的伪距、载波相位测量值等信息；单频伪距差分报文记录文件的格式主要包括北斗周，北斗周内秒，Z计数，卫星号，伪距修正量，伪距修正量变化率等信息。对于BD双频载波差分报文，主要分析其连续性和每秒的差分量卫星数；对于单频伪距差分报文，则需要分析差分量连续性、每秒的差分卫星数、每颗星的伪距修正量和修正量变化率的变化趋势。以用户全选处理项目为例，具体分析流程如下：

2.2 接收机观测数据分析

地面站的接收机数据文件包括B1和B3频点的原始观测数据，具体记录格式主要包括的北斗周，北斗周内秒，卫星号，载噪比，伪距，载波测量值，多普勒等信息。

用户选择使用接收机观测数据分析功能后，数据分析软件遍历该路径下的所有文件夹和文件，并根据文件名称标志，读取接收机原始观测数据，并根据用户选择的分析项目进行分析处理，以判断各个接收机的原始观测数据是否中断，分析每秒锁定的卫星数，每颗星伪距的单差变化率和双差变化率，并以100s为窗口滑动计算每颗星的伪距双差方差值。以用户全选处理项目为例，具体分析流程如下：

2.2 接收机数据回放

接收机数据是地面站的主要数据源，当地面站系统发生差分量未生成或者数据异常故障时，技术人员会需要进行接收机数据回放协助排查故障。当用户使用回放功能时，数据分析软件会遍历接收机原始二进制文件，建立并打开相应的TCP服务器。接收机数据中的原始观测量中含有周内秒信息，数据分析软件将每个接收机相邻原始观测量数据包头标志作为分割标志，将接收机数据进行分割读取。同时，数据分析软件将用户选取的各个接收机数据中的首个周内秒作为初始值，并选择其中最小值作为协同发送控制量，控制各个接收机数据的发送。具体回放处理步骤如下图所示：

3软件实现

利用GUI模块设计用户图形界面如下，用户点击菜单栏的“选择文件路径”，选择地面站数据存放的路径，并根据需要进行差分数据分析，接收机观测数据分析或者数据回放功能，操作历史记录栏也会显示用户操作历史。

4结束语

本文利用Matlab GUI模块设计实现了地面站数据分析软件。技术人员可以方便地分析地面站的差分数据和接收机观测数据，不需要使用origin软件拼接并输入公式来处理数据，并避免了人工漏检的情况。同时，地面站数据分析软件还能够回放接收机数据，协助技术人员排查系统问题。

5参考文献：

[1] 谢刚.GPS原理与接收机设计[M].北京:电子工业出版社,2009.7.

[2] 高虎,王岸石,胡耀坤.地基增强系统数据解析软件的设计与实现[J].信息科技探索,2019(6):131-133.

[3] 宗节保,段柳云,王莹,段柳浠,李昕.基于MATLAB GUI软件制作方法的研究与实现[J].电子设计工程,2010(7):54-56.

作者简介

李敬龙（1988-），男，河南漯河人，硕士，现工作于中国电子科技集团公司第二十研究所，主要研究方向为地基增强系统。