GLONASS卫星信号模拟器设计与实现

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２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＴｏｊｏｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉａｌＧＬＯＮＡＳＳｅｐｈｅｍｅｒｉｓ，ａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｒａｌ２－ｏｒｄｅｒｄｉｇｉｔａｌ｛ｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＧＬＯＮＡＳＳｓａｔ — ｅｌｌｉｔｅｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇＧＩＯＮＡＳＳｓｉｇｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｏｄｅ１．Ａｄｅ — ｓｉｇｎｉｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｃｌｕｄｅｓＴｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇ４－ｏｒｄｅｒＲｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｅｘｔｒａｐｏｌａ — ｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｓｉｇｎａｌｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｕｓｉｎｇｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒｄｉｇｉｔａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎｔｈｅｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｈｉｇｈｕｓｉｎｇ４－ｏｒｄｅｒＲｕｎｇｅ — Ｋｕｔｔａｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｏｒｂｉｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｐｒｅｃｉｓｅｐｓｅｕｄｏｒａｎｇｅ；ｍｕｌｔｉ－ｏｒｄｅｒＤＤＳ
（１．ＳｃｈｏｏＩｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｉｃｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｃｈｉｎａ；
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１３
ＧＬＯＮＡＳＳ卫星信号模拟器设计与实现
邓洪高，王帅，孙希延，纪元法，李银虎
（１．桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林５４１００４；２．深圳市中冀联合通讯技术有限公司，广东深圳５１８０００）
第３３卷第３期２０１３年６月
桂林电子科技大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＧＬＯＮＡＳＳｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒ
ＤｅｎｇＨｏｎｇｇａｏ，ＷａｎｇＳｈｕａｉ，ＳｕｎＸｉｙａｎ，ＪｉＹｕａｎｆａ，ＬｉＹｉｎｈｕ
字频率合成技术实现模拟器的信号生成。实验结果表明，４阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值积分外推法具有较高的卫星位置计
算精度。关键词：信号模拟器；轨道积分；精确伪距；多阶ＤＤＳ
中图分类号：ＴＮ９６７．１文献标志码：Ａ文章编号：１６７３ — ８Ｏ８Ｘ（２Ｏ１３）０３－０２０ＮＡＳＳ的特殊星历设计以及一般２阶数字频率合成方法难以满足卫星信号模拟器的精度问题，在
分析ＧＬＯＮＡＳＳ信号结构和传播模型的基础上，引入４阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值积分外推法计算卫星位置，并设计高阶数

GPS信号仿真器方案设计与实现

用户状态推进均采取专用线程处理，保证了ＡＭ与ＤＰ的ＲＳ
（）＝巧ｃｌｔ）￡Ｊ（一０，
，ｔ）２一（
，ｆ）３一 ’ （
同步高效数据传输和处理。
同时ＡＲ程序采用模块化设计，始设置模块载入用Ｍ初
｛（￡）＝勺＋ｃ（，２，卜）Ｊ（一１ｊ２＋ｃ），３
第ｉＧＳ颗Ｐ卫星发射的民用ｕ信号可表示为… ：
Ｓ＝
收稿日期：０１０ — ３修回日期：１ — ４３２１ — ２２２１０ —１０
—
＿。ｃ（ｏ（Ｄ（）ｃ ∞。￡￡ｓｔ
。）（）１
式中：Ｌ一第ｉｓ“ 颗卫星发射信号；一ｃ，码的传播能量；Ｐ／４
中图分类号：Ｐ３Ｔ３７文献标识码：Ｂ
ＤｅｉｎａｄＩｐｅｎａｉｎｏｓｇｎｍｌｍｅｔｔｆＧＰＳＳｇａｉｌｔｒＢａｅｎＡＲＭｏｉｎｌＳｍｕａｏｓｄｏ
ＸＩｉＨＯＵＢＳｎＹｈ —ｃｅｇＥＪｅ，ｏ，ＨＩＹａｇ，ＡＯＺｉｈｎ
表示：
ｒ
ＡＭ作系统上位机，Ｒ需完成系统初始化，用户初始状态
及运动轨迹设置、初始导航电文生成、真过程中与下位机仿实时通信与数据处理、所仿真卫星状态和用户状态显示实时
推进等功能。
ＡＭ选择嵌入式ＷｉｏｓＣ系统，序利用ＶｓａＲｎｗＥｄ程ｉｌｕＳｕｉ２０ｔｄｏ０８开发，采用多线程技术，据读取、数处理和显示及

导航卫星信号仿真测试装置设计与实现

导航卫星信号仿真测试装置设计与实现随着全球定位系统（GPS）的普及和应用，导航卫星信号仿真测试装置在定位导航领域发挥着至关重要的作用。

本文将介绍导航卫星信号仿真测试装置的设计与实现，以满足仿真和测试的需求。

一、引言导航卫星信号仿真测试装置是一种用于产生和发射卫星信号的设备，它能够对接收器和导航系统进行测试，验证其性能和功能。

通过这种仿真测试装置，可以模拟不同卫星信号的场景，包括不同的卫星位置、信号强度和多路径效应等。

二、设计与实现1. 系统架构设计导航卫星信号仿真测试装置的核心是模拟导航卫星的信号。

其系统架构包括：信号生成模块、信号处理模块和信号发射模块。

信号生成模块负责生成不同频率、功率和调制方式的导航卫星信号。

生成模块通常由数字信号处理器（DSP）、信号发生器和数字模拟转换器等组成。

信号处理模块用于处理生成的导航卫星信号，包括滤波器、时钟同步器和相位锁定环等。

这些模块能够提高信号的质量和可靠性，确保正确地模拟导航卫星信号。

信号发射模块将处理后的导航卫星信号发送到接收设备。

它通常由一套射频发生器、功率放大器和天线等组成。

2. 关键技术选择与实现导航卫星信号仿真测试装置的关键技术包括信号生成、信号处理和信号发射。

信号生成需要通过数字信号处理器（DSP）实现。

DSP能够根据卫星的导航数据和频率分配，生成复杂的导航信号。

同时，信号生成模块还需要合适的信号发生器和数字模拟转换器，以生成高精度的模拟信号。

信号处理模块需要使用滤波器、时钟同步器和相位锁定环等技术。

滤波器可用于抑制干扰信号和杂散频率，提高信号的纯度。

时钟同步器和相位锁定环则可以保证信号的稳定性和相位精度。

信号发射模块需要使用射频发生器和功率放大器，以及相应的天线系统。

射频发生器能够将处理后的导航信号转换为射频信号，功率放大器则能够增加信号的发射功率，天线系统则将射频信号辐射到空间。

3. 仿真场景和性能验证导航卫星信号仿真测试装置需要提供真实的场景和多样化的测试环境。

卫星定位系统GLONASS简介

卫星定位系统GLONASS简介卫星定位系统是一种利用卫星和地面设备相互配合的技术，能够提供准确的地理位置信息。

GLONASS（全球导航卫星系统）是俄罗斯开发的一种卫星定位系统，与美国的GPS（全球定位系统）相似，能够在全球范围内提供精确的定位和导航服务。

本文将向读者介绍GLONASS系统的背景、原理、应用领域以及与GPS的比较。

背景GLONASS系统起源于20世纪70年代末，是苏联时期为解决军事需求而研发的一项技术。

当时，GPS系统由于国家安全原因不对外开放，因此苏联决定发起自己的卫星定位系统项目。

随着苏联解体，这个项目陷入困境，但在21世纪初，俄罗斯恢复了对GLONASS的投资并进行了改革，使其成为一个全球性的导航系统。

原理GLONASS由一组在轨道上运行的卫星组成，这些卫星覆盖了地球的各个区域。

使用GLONASS系统，用户的设备通过接收由卫星发射的信号，然后计算出自身的准确经度、纬度和海拔高度。

GLONASS系统与GPS的不同之处在于其卫星数量更多。

目前，GLONASS系统拥有大约30颗活跃的卫星，其中包括24颗用于定位和导航的卫星，其余卫星用于备份和进行系统维护。

与其他卫星定位系统相比，GLONASS系统的卫星数量多，这对于提供更好的全球覆盖和更准确的位置信息至关重要。

应用领域GLONASS系统在各个领域都有广泛的应用。

首先，它被用于车载导航系统，为驾驶员提供准确的导航和路线规划。

此外，GLONASS系统还在船舶、飞机和火车等交通工具上得到应用，用于实时监控和导航。

GLONASS系统还被广泛应用于军事领域，为军队提供战略部署和行动的关键支持。

其高精度和全球覆盖特性使其在导弹、飞机和无人机等军事设备中得到广泛应用。

此外，GLONASS系统还用于灾难救援和应急响应领域。

在灾难发生时，GLONASS系统可以为搜救团队提供准确的位置信息，以加快搜救行动。

与GPS的比较GLONASS系统与GPS系统类似，它们都是卫星定位系统。

卫星信号模拟器

• 段相重疊。B2、B3 頻段信號的定義尚未正式公佈，因此本應用說明僅描
• 述 B1I 信號。
北斗（BDS）
• • • • • • • • • 北斗發射信號和 GPS 和 Galileo 一樣，北斗系統也是不同衛星使用不同測距碼的 CDMA 系統。MEO 和 IGSO 衛星所傳輸的信號與 GEO 衛星傳輸的信號不同。北斗信號成分北斗 E1 信號包含以下組成部分，如圖 11 所示： – 測距碼 – 二次（ Neumann-Hoffman）編碼 – 導航電文 – 載波
Galileo 和北斗這兩個系統目前仍處於部署進程中。Galileo 系統是多年前由歐盟和歐洲航太總署共同開發的。2005 年和 2008 年共發射了兩顆實驗衛星，2011 和 2012 年，發射了 4 顆在軌驗證衛星。 Galileo 系統計畫於2015 年提供初始服務，整個系統預計於 2020 年部署完成。
透過三邊量測法
GNSS 衛星信號的傳輸功率很低。在地球表面，其功率位準大約為 -155 至 -160 dBW（ -125 至 -130 dBm）。如果有遮蔽物，則信號功率會更低。 GNSS 接收器內含放大器和信號處理器，可恢複 GNSS 信號。
圖 2：透過三邊量測法，GNSS 接收器可計算與至少三顆衛星的距離。使用衛星虛擬距離球面的交叉點，您可確定接收器的位置。
是将卫星信号放大后转发至室内，这种方法的坏处是噪声和和信号都同时放大，当达到
抗干扰天线时信号也会被抗干扰天线抵消，造成搜星信噪比低，或者无法搜星。使用转发式模拟器的好处是转发器发出的是纯的卫星导航信号，不存在噪声，到达抗干扰天线面时不会被抵消，可以有效解决抗干扰天线在实验室、暗室、厂房的测试。
接收器軟體顯示用導航電文 – 明德碼（ Meander code）

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