GNSS 模拟器可分为射频(RF)模拟器和中频(IF)模拟器。射频模拟器直接生成与真实 GNSS 卫星发射频率相同的射频信号,通常涵盖 GPS L1、L2、L5 频段,以及北斗、GLONASS 等其他系统对应频段。其优势在于能直接模拟卫星信号在空中传播后的真实状态,无需接收机进行额外的下变频处理,适用于对接收机前端射频性能测试,如天线性能、射频滤波器效果评估等。而中频模拟器输出的是经过下变频后的中频信号,频率一般在几百兆赫兹以下。这种类型便于进行信号处理算法的测试与验证,因为中频信号更易于被数字信号处理设备采集和分析,开发人员可专注于研究信号解算、定位算法等重心功能。GPS 卫星模拟器模拟卫星姿态变化,影响信号发射方向。航空GPS卫星信号模拟器录制回放
自动驾驶汽车依赖精细的定位信息来安全行驶,GNSS 模拟器在自动驾驶测试中不可或缺。在自动驾驶汽车研发阶段,利用 GNSS 模拟器可在实验室环境下模拟各种道路场景的卫星信号。例如,模拟车辆在高速公路上行驶时的开阔天空信号环境,测试自动驾驶系统的正常定位与导航功能;模拟车辆进入城市街道时,因高楼遮挡导致的信号丢失、多路径干扰等情况,检验自动驾驶系统在复杂环境下的应对能力。通过在不同场景下反复测试,汽车制造商能优化自动驾驶算法,提高车辆在真实道路上面对各种 GNSS 信号状况时的可靠性与安全性,确保自动驾驶技术在投入实际应用前经过充分验证。LabSatGPS导航模拟器录制回放GPS 卫星模拟器模拟卫星寿命末期信号,评估系统可靠性。
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。
应急救援争分夺秒,准确的定位至关重要,GNSS 模拟器在这方面发挥着积极作用。在地震、洪水等自然灾害发生后,救援人员需快速定位受灾大众位置。GNSS 模拟器可模拟灾害现场复杂的信号环境,如地震后的城市废墟中,因建筑物倒塌导致的信号严重遮挡与干扰情况,训练救援人员使用定位设备在恶劣环境下准确获取位置信息。同时,在制定救援方案时,利用模拟器模拟不同救援路线上的卫星信号状况,帮助救援团队选择信号稳定、定位准确的路线,提高救援效率,为挽救生命赢得宝贵时间。GNSS 射频模拟器采用先进芯片,提升信号处理速度。
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。GNSS 卫星信号模拟器调整信号极化方式,测试接收机兼容性。航空GPS卫星信号模拟器录制回放
GPS 信号模拟器生成弱信号,测试接收机灵敏度。航空GPS卫星信号模拟器录制回放
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。航空GPS卫星信号模拟器录制回放
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