GNSS 射頻模擬器的工作基于對衛星信號傳播過程的精確模擬。首先,它依據衛星軌道模型,精確計算不同時刻衛星的空間位置,這涉及復雜的天體力學算法,確保模擬衛星位置與真實情況高度契合。隨后,根據衛星位置確定信號傳播延遲,考慮到信號在電離層、對流層中的傳播影響,運用相應的物理模型進行修正。例如,通過 Klobuchar 模型處理電離層延遲,利用 Saastamoinen 模型計算對流層延遲。接著,生成衛星發射的偽隨機噪聲(PRN)碼序列,每個衛星對應獨特的碼序列。較后,將攜帶衛星位置、時間信息以及 PRN 碼的基帶信號,通過調制技術加載到射頻載波上,輸出模擬的 GNSS 射頻信號,完整模擬衛星信號從太空到地面的傳播路徑。GNSS 衛星模擬器模擬衛星組網,研究衛星間通信機制。全頻點信號仿真GPS衛星信號模擬器供應商
GNSS 模擬器對衛星信號的模擬極為精細。在模擬信號頻率方面,需精細匹配不同衛星系統的載波頻率,像 GPS 的 L1、L2 頻段,北斗的 B1、B2 等頻段,微小的頻率偏差都會影響接收機測試結果。調制方式也至關重要,除常見的二進制相移鍵控(BPSK)調制用于生成導航電文外,針對不同衛星信號特點,還會采用諸如正交相移鍵控(QPSK)等復雜調制。信號的幅度模擬同樣關鍵,要依據衛星與接收機的距離、信號傳播損耗等因素,精確設定模擬信號幅度,以反映真實場景中信號的強弱變化。此外,對信號噪聲的模擬也不可或缺,通過添加高斯白噪聲等方式,模擬實際環境中信號受噪聲干擾的情況,讓接收機測試環境更貼合現實。車載GNSS模擬器錄制回放GNSS 仿真模擬器構建虛擬城市,模擬城市導航環境。
GNSS 模擬器常與多種設備協同,發揮更大效能。與慣性測量單元(IMU)協同,可模擬組合導航系統運行。模擬器輸出衛星信號,IMU 提供加速度、角速度等信息,二者數據融合,測試組合導航算法在不同場景下的性能,如在車輛急加速、轉彎等動態過程中,檢驗定位精度的穩定性。與射頻前端設備配合,能優化接收機射頻鏈路性能。模擬器提供射頻信號,通過調整信號參數,如帶寬、中心頻率等,測試射頻前端對不同信號的處理能力,包括信號放大、濾波、下變頻等環節,助力優化射頻前端設計。此外,在智能交通系統中,GNSS 模擬器與車載通信設備協同,模擬車輛在行駛過程中,定位信號與通信信號的交互,保障車聯網環境下定位與通信的協同順暢。
定位精度是 GNSS 接收器的重心性能指標。民用接收器精度通常在數米范圍,而采用差分定位技術的專業接收器精度可大幅提升。例如,實時動態(RTK)差分技術能使定位精度達厘米級。靈敏度決定接收器接收微弱信號的能力,高靈敏度接收器可在信號受遮擋或干擾環境下正常工作,如在城市高樓間或室內部分場景。更新率表示接收器每秒輸出定位信息的次數,高更新率(如 10Hz 以上)適用于高速移動目標,能及時反饋位置變化,確保動態定位的準確性。功耗也是重要指標,對于依賴電池供電的便攜式設備,低功耗接收器可延長設備續航時間。GNSS 導航模擬器模擬室內導航場景,推動室內定位發展。
在使用過程中,GNSS 導航模擬器注重數據交互。它能夠實時采集接收機的定位數據,包括位置、速度、時間等信息,并與預設的模擬場景數據進行對比分析,生成詳細的測試報告,為研發人員評估接收機性能提供依據。模擬器還可通過網絡接口與外部設備或軟件進行數據交互,例如與地理信息系統(GIS)軟件連接,將模擬的導航數據直觀地顯示在地圖上,便于更清晰地觀察接收機在不同場景下的定位軌跡。同時,支持與其他測試設備協同工作,如與慣性測量單元(IMU)配合,模擬組合導航系統的工作環境,實現更多方面的導航系統測試。GPS 模擬器模擬真實 GPS 信號環境,用于測試定位設備性能。LabSatgnss衛星模擬器錄制回放
GPS 信號模擬器添加噪聲干擾,測試接收機抗噪性能。全頻點信號仿真GPS衛星信號模擬器供應商
信號傳播模型構建:為了模擬信號從衛星到接收機的真實傳播過程,GNSS 信號模擬器構建了復雜的傳播模型。它考慮了多種影響信號傳播的因素,如電離層延遲。由于電離層中的自由電子會對信號產生折射,導致信號傳播路徑變長,模擬器通過特定的數學模型,根據太陽活動、時間、地理位置等參數計算電離層延遲量,并相應地調整信號傳播時間。還有對流層延遲,它受大氣溫度、濕度和壓力等影響,模擬器利用經驗公式,結合實時氣象數據來模擬對流層延遲對信號的影響。此外,還考慮了多徑效應,模擬信號在建筑物、地形等物體表面反射后,多條路徑信號疊加對接收信號的干擾。全頻點信號仿真GPS衛星信號模擬器供應商
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