软件定义 GNSS 模拟器主要依靠计算机软件来生成 GNSS 信号。通过编写复杂的算法,在计算机上模拟卫星轨道、信号调制、传播延迟等过程,然后利用数模转换设备将数字信号转换为模拟信号输出。这种模拟器灵活性高,易于升级和修改模拟算法,适合科研机构进行新型信号体制研究或算法开发。硬件加速 GNSS 模拟器则采用特用的硬件芯片或电路来生成信号。这些硬件经过优化设计,能快速处理大量信号计算任务,提高信号生成的速度与精度,适用于对信号实时性要求高的应用场景,如工业自动化中的实时定位系统测试。GNSS 信号模拟器模拟多径效应,优化信号处理算法。船载型GNSS模拟器录制回放
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。欺骗干扰GPS信号模拟器供应商GNSS 接收器增加抗干扰模块,适应复杂电磁环境。
单系统 GNSS 模拟器专注于模拟某一种卫星导航系统的信号,比如模拟 GPS 信号的模拟器。它适用于那些只针对单一卫星系统进行研发或应用的场景,如早期一些依赖 GPS 定位的特定行业设备。多系统 GNSS 模拟器则可同时模拟多种卫星系统信号,像 GPS、北斗、GLONASS 和 Galileo 等。这种类型的模拟器优势明显,能为用户提供更丰富的卫星信号资源,提高定位精度与可靠性,普遍应用于需要高精度定位的领域,如测绘、自动驾驶等,使设备在不同卫星系统信号组合下都能进行性能测试与优化。
该模拟器在环境模拟方面表现不错。对于信号传播过程中的关键影响因素,如电离层和对流层对信号的延迟,能通过高精度的大气模型进行精确模拟。利用全球电离层图模型(GIM),可准确反映不同时间、地点的电离层变化对信号的影响。在模拟多路径效应时,根据周围环境的反射特性,如建筑物、地形等的反射系数,精确模拟信号经多次反射后到达接收机的路径与强度,使接收机在实验室环境中就能经历与真实复杂环境极为相似的信号接收状况,为接收机在复杂环境下的性能评估提供可靠依据。GNSS 接收器采用多通道技术,提高信号捕获效率。
随着科技不断进步,GNSS 模拟器呈现出多种发展趋势。一方面,精度会持续提升,通过更先进的算法和硬件技术,将模拟信号的误差降低至毫米甚至亚毫米级,满足如高精度测绘、量子导航等前沿领域需求。另一方面,功能集成化程度越来越高,未来的 GNSS 模拟器可能会集成惯性导航、视觉导航等多种导航方式的模拟功能,为融合导航系统测试提供一站式解决方案。此外,随着物联网和 5G 技术发展,GNSS 模拟器将具备更强的网络连接能力,可实现远程控制与分布式测试,方便全球范围内的科研团队协同开展测试工作。同时,在模拟复杂环境方面,会更加逼真地模拟如近地空间环境变化对卫星信号的影响,推动 GNSS 技术在极端环境下的应用发展。GNSS 信号模拟器模拟信号中断场景,测试接收机恢复能力。车载式GNSS接收器录制回放
GNSS 仿真模拟器结合大数据,模拟复杂地理环境信号。船载型GNSS模拟器录制回放
航空航天领域对导航精度和可靠性要求近乎苛刻,GNSS 模拟器在其中扮演着重要角色。在飞机导航系统研发测试中,GNSS 模拟器可模拟飞机在起飞、巡航、降落等不同飞行阶段所接收的卫星信号。比如在模拟飞机降落过程时,能精确模拟机场周边复杂的信号环境,包括受地形、建筑物影响产生的信号变化,以此测试飞机导航系统能否准确引导飞机安全着陆。对于卫星发射任务,在卫星入轨前的地面测试阶段,GNSS 模拟器可模拟卫星在轨道上可能接收到的各种 GNSS 信号,测试卫星的导航定位模块性能,确保卫星进入太空后能正常利用 GNSS 信号进行精确轨道确定与姿态控制,保障航天任务顺利进行。船载型GNSS模拟器录制回放
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