软件算法在 GNSS 模拟器中起着智能重心的作用。轨道预测算法根据卫星的开普勒轨道参数以及摄动模型,精确计算卫星在不同时刻的位置和速度,为信号生成提供基础数据。信号调制算法将导航电文、伪随机码等信息按照特定的调制方式加载到载波上,生成符合卫星信号特征的模拟信号。误差模拟算法用于模拟信号传播过程中的各种误差,如电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径误差等,通过数学模型精确计算并叠加到模拟信号中,以真实反映实际环境对信号的影响。数据融合算法在与其他设备协同工作时发挥重要作用,例如将模拟器生成的卫星信号数据与惯性测量单元的姿态数据进行融合,输出综合的导航信息,为测试接收机的组合导航性能提供数据支持。GNSS 导航模拟器模拟飞机飞行轨迹,保障航空导航安全。LabSatgnss导航模拟器录制回放
信号传播模型构建:为了模拟信号从卫星到接收机的真实传播过程,GNSS 信号模拟器构建了复杂的传播模型。它考虑了多种影响信号传播的因素,如电离层延迟。由于电离层中的自由电子会对信号产生折射,导致信号传播路径变长,模拟器通过特定的数学模型,根据太阳活动、时间、地理位置等参数计算电离层延迟量,并相应地调整信号传播时间。还有对流层延迟,它受大气温度、湿度和压力等影响,模拟器利用经验公式,结合实时气象数据来模拟对流层延迟对信号的影响。此外,还考虑了多径效应,模拟信号在建筑物、地形等物体表面反射后,多条路径信号叠加对接收信号的干扰。车载GNSS模拟器GPS 导航模拟器模拟越野路况,提升户外导航体验。
信号功率是 GNSS 射频模拟器的重要技术指标之一,其输出功率范围通常在 - 165dBm 至 - 20dBm 之间,可精确模拟卫星信号在不同传播距离下的强度变化。频率稳定度也是关键指标,一般要求达到 10⁻¹² 量级,确保长时间内输出信号频率的稳定性,避免因频率漂移影响测试精度。通道数量决定了模拟器能够同时模拟的卫星数量,常见的模拟器可支持 12 至 32 个通道,满足多卫星系统测试需求。此外,信号切换时间也是考量因素,快速的信号切换时间(如微秒级)能实现不同测试场景的快速切换,提高测试效率。
GNSS 模拟器对卫星信号的模拟极为精细。在模拟信号频率方面,需精细匹配不同卫星系统的载波频率,像 GPS 的 L1、L2 频段,北斗的 B1、B2 等频段,微小的频率偏差都会影响接收机测试结果。调制方式也至关重要,除常见的二进制相移键控(BPSK)调制用于生成导航电文外,针对不同卫星信号特点,还会采用诸如正交相移键控(QPSK)等复杂调制。信号的幅度模拟同样关键,要依据卫星与接收机的距离、信号传播损耗等因素,精确设定模拟信号幅度,以反映真实场景中信号的强弱变化。此外,对信号噪声的模拟也不可或缺,通过添加高斯白噪声等方式,模拟实际环境中信号受噪声干扰的情况,让接收机测试环境更贴合现实。GNSS 仿真模拟器构建虚拟城市,模拟城市导航环境。
GNSS 模拟器常与多种设备协同,发挥更大效能。与惯性测量单元(IMU)协同,可模拟组合导航系统运行。模拟器输出卫星信号,IMU 提供加速度、角速度等信息,二者数据融合,测试组合导航算法在不同场景下的性能,如在车辆急加速、转弯等动态过程中,检验定位精度的稳定性。与射频前端设备配合,能优化接收机射频链路性能。模拟器提供射频信号,通过调整信号参数,如带宽、中心频率等,测试射频前端对不同信号的处理能力,包括信号放大、滤波、下变频等环节,助力优化射频前端设计。此外,在智能交通系统中,GNSS 模拟器与车载通信设备协同,模拟车辆在行驶过程中,定位信号与通信信号的交互,保障车联网环境下定位与通信的协同顺畅。GNSS 卫星信号模拟器可调整信号强度,模拟不同距离下的信号接收。便携式GPS信号模拟器录制回放
GPS 发生器提供稳定频率 GPS 信号,保障定位稳定。LabSatgnss导航模拟器录制回放
GNSS 射频模拟器的工作基于对卫星信号传播过程的精确模拟。首先,它依据卫星轨道模型,精确计算不同时刻卫星的空间位置,这涉及复杂的天体力学算法,确保模拟卫星位置与真实情况高度契合。随后,根据卫星位置确定信号传播延迟,考虑到信号在电离层、对流层中的传播影响,运用相应的物理模型进行修正。例如,通过 Klobuchar 模型处理电离层延迟,利用 Saastamoinen 模型计算对流层延迟。接着,生成卫星发射的伪随机噪声(PRN)码序列,每个卫星对应独特的码序列。较后,将携带卫星位置、时间信息以及 PRN 码的基带信号,通过调制技术加载到射频载波上,输出模拟的 GNSS 射频信号,完整模拟卫星信号从太空到地面的传播路径。LabSatgnss导航模拟器录制回放
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