GNSS 接收器工作时,首要步骤是捕获卫星信号。它通过搜索特定频段,如 GPS 的 L1、L2 频段,北斗的 B1、B2 频段等,识别出卫星发射的伪随机噪声(PRN)码。一旦捕获到信号,便进入跟踪阶段,持续锁定卫星信号,确保稳定接收。在解算环节,接收器利用接收到的多个卫星信号的时间延迟,结合卫星轨道信息,运用三角测量原理计算自身位置。例如,通过测量信号从三颗卫星传播到接收器的时间差,确定以卫星为球心、传播距离为半径的三个球面,其交点即为接收器位置。同时,接收器还能根据信号频率的多普勒频移计算速度,依据时间信息实现时钟同步。GPS 卫星模拟器模拟卫星姿态变化,影响信号发射方向。LABSAT 3GPS导航模拟器
定位精度是 GNSS 接收器的重心性能指标。民用接收器精度通常在数米范围,而采用差分定位技术的专业接收器精度可大幅提升。例如,实时动态(RTK)差分技术能使定位精度达厘米级。灵敏度决定接收器接收微弱信号的能力,高灵敏度接收器可在信号受遮挡或干扰环境下正常工作,如在城市高楼间或室内部分场景。更新率表示接收器每秒输出定位信息的次数,高更新率(如 10Hz 以上)适用于高速移动目标,能及时反馈位置变化,确保动态定位的准确性。功耗也是重要指标,对于依赖电池供电的便携式设备,低功耗接收器可延长设备续航时间。GPS卫星模拟器GNSS 信号模拟器模拟信号中断场景,测试接收机恢复能力。
信号输出与校准环节:经过一系列复杂模拟过程生成的 GNSS 信号,较终要通过特定接口输出给接收机。模拟器配备多种输出接口,如射频输出接口,直接输出模拟的射频信号,可连接到接收机的天线接口。在输出信号之前,需要进行校准操作。校准过程利用高精度的参考信号源,对模拟器生成信号的频率、幅度、相位等参数进行精确测量和调整。例如,通过与原子钟参考源对比,校准信号的频率准确性;通过功率计测量,校准信号的幅度精度。确保输出的 GNSS 信号在各个参数上都符合高精度的标准,以提供可靠的测试信号给 GNSS 接收机,保证测试结果的准确性和可靠性。
GNSS 模拟器的硬件架构是其功能实现的基础。重心硬件包括信号生成板卡,它集成了高精度的数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)。DSP 负责复杂的信号运算,依据卫星轨道参数、时间信息等生成精确的数字信号;FPGA 则用于灵活配置信号生成流程,实现快速的数据处理与信号调制。射频模块也是关键部分,它将数字信号转换为射频信号,并对其进行放大、滤波等处理,确保模拟信号能以合适的功率和质量输出。此外,模拟器还配备了高精度的时钟源,如原子钟或铷钟,为信号生成提供精细的时间基准,保证不同卫星信号间的时间同步精度,这对于模拟多卫星系统协同工作场景至关重要。存储模块用于存储大量的卫星轨道数据、信号特征库等信息,以便快速调用生成各类模拟信号。GNSS 模拟器模拟动态场景,测试接收机跟踪性能。
动态场景模拟机制:为了测试 GNSS 接收机在不同运动场景下的性能,信号模拟器具备动态场景模拟能力。对于移动的接收机,如汽车、飞机等,模拟器模拟其运动状态对信号的影响。它根据设定的运动轨迹,如直线加速、圆周运动、复杂的飞行航线等,实时计算接收机与卫星之间的相对运动速度和距离变化。根据多普勒效应,相对运动速度会导致接收信号的频率发生偏移,模拟器相应地调整卫星信号的频率。同时,根据距离变化调整信号传播延迟,使得模拟信号能够真实反映接收机在动态场景中接收到的 GNSS 信号特征,满足对接收机动态性能测试的需求。GNSS 射频模拟器支持多频段输出,适配多种接收机。航空GPS导航模拟器厂家
GPS 轨迹模拟器导入地图数据,生成真实场景轨迹。LABSAT 3GPS导航模拟器
在全球范围内,GNSS 模拟器市场竞争较为激烈。国外有名厂商如思博伦(Spirent)、罗德与施瓦茨(R&S)凭借长期技术积累与品牌优势,占据不错市场主导地位。它们的产品在精度、功能丰富度上表现不错,普遍应用于军方、航天等关键领域。国内厂商近年来发展迅速,像北斗星通等企业,依托国内北斗卫星系统发展机遇,不断推出具有性价比优势的产品,在中低端市场具有较强竞争力,并且逐步向不错市场渗透。此外,一些新兴科技企业也在通过创新技术,如基于云计算的模拟器服务等,试图在市场中开辟新赛道。随着市场需求不断增长,尤其是自动驾驶、物联网等新兴领域对高精度定位测试需求的爆发,各厂商不断加大研发投入,竞争将愈发激烈,推动产品持续升级。LABSAT 3GPS导航模拟器
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