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。GNSS 軌跡模擬器依據設定參數生成多樣軌跡,為運動分析提供數據。船載型GNSS接收器供應商
交通領域中,GNSS 模擬器對智能交通系統的發展至關重要。在自動駕駛汽車研發環節,它發揮著不可替代的作用。研發人員借助模擬器模擬車輛在各種路況下的衛星信號接收情況,如在高速公路上,模擬高速行駛時衛星信號的穩定性;在城市街道,模擬因高樓林立產生的信號遮擋與多路徑干擾現象。通過大量不同場景的模擬測試,不斷優化自動駕駛汽車的導航算法與定位系統,使其在真實道路行駛時,能夠根據準確的定位信息做出合理決策,保障行車安全。對于智能交通管理系統,GNSS 模擬器可模擬不同區域、不同時段的車輛定位信號,幫助交通管理部門優化交通流量預測模型,合理調配交通資源,緩解擁堵狀況,提升城市交通運行效率。船載型GNSS接收器供應商GNSS 射頻模擬器輸出高精度射頻信號,用于接收機前端測試。
信號調制過程:生成的基帶信號需要經過調制才能模擬真實 GNSS 信號。常見的調制方式是二進制相移鍵控(BPSK)調制。在這個過程中,將基帶信號的信息加載到高頻載波上。具體而言,利用載波的相位變化來表示基帶信號中的 “0” 和 “1”。比如,當基帶信號為 “0” 時,載波相位不變;當基帶信號為 “1” 時,載波相位翻轉 180 度。通過這種調制方式,把低頻的基帶信號轉換為高頻的射頻信號,使其能夠在空氣中遠距離傳播,并且符合 GNSS 信號在空中傳播的特性,便于后續被 GNSS 接收機接收和解調。
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。GPS 模擬器模擬高速移動場景,測試定位設備動態性能。
GNSS 導航模擬器有著不同的精度等級。入門級模擬器定位精度一般在 10 米左右,主要用于一些對定位精度要求不高的基礎應用測試,如兒童手表的大致位置定位功能測試。中級精度模擬器定位精度可達 1 - 5 米,適用于大多數消費級導航產品,如普通車載導航、共享單車定位等的性能測試。而高精度模擬器精度可達到厘米級甚至毫米級,這類模擬器常用于專業測繪、自動駕駛汽車高精度定位等領域的研發與測試,通過極其精確的信號模擬,確保相關設備在高精度定位需求下的可靠性與準確性。GPS 衛星模擬器模擬衛星壽命末期信號,評估系統可靠性。船載型GNSS接收器供應商
GPS 模擬器模擬城市峽谷環境,測試定位設備信號穿透能力。船載型GNSS接收器供應商
按用途劃分,消費級 GNSS 接收器普遍應用于智能手機、車載導航儀等設備。這類接收器成本較低,定位精度一般在 5 - 10 米,能滿足日常出行導航需求。專業級接收器常用于測繪、地質勘探等領域,其定位精度可達厘米級甚至毫米級,配備高性能天線與信號處理芯片,可在復雜環境下穩定工作。從接收信號類型看,單頻接收器接收單一頻率信號,成本低但受電離層影響大;雙頻或多頻接收器能接收多個頻率信號,通過對比不同頻率信號的傳播延遲,有效校正電離層誤差,提高定位精度,常用于對精度要求嚴苛的應用場景。船載型GNSS接收器供應商
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