卫星信号模拟器

GNSS卫星信号模拟器码和载波NCO研究与实现冀臻;孙运强;姚爱琴【摘要】NCO是卫星信号模拟器中频信号处理的关键部分.介绍了GNSS卫星信号模拟器码NCO和载波NCO的原理及作用,建立DDS模型,确定基本参数并根据参数设计了码NCO和载波NCO基本结构.给出了码NCO和载波NCO的实现过程,利用verilog在Xilinx' ISE 11.2和modelsim6.5中完成载波NCO和码NCO 的设计和仿真,在FPGA中进行了实现,并给出仿真波形和信号频谱图.本码NCO和载波NCO模块已应用于某型GNSS模拟器样机,通过程序仿真与样机测试,证明本码NCO和载波NCO模块性能满足GNSS卫星信号模拟器系统需求.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】5页(P24-28)【关键词】GNSS模拟器;DDS;码NCO;载波NCO【作者】冀臻;孙运强;姚爱琴【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原,030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原,030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原,030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原,030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原,030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原,030051【正文语种】中文【中图分类】TN960 引言GNSS卫星信号模拟器可根据载体的运动状态，精确产生GPS和GLONASS卫星信号，能够实现对GNSS接收机的性能评测，鉴定其捕获、跟踪能力和定位测量精度。

GNSS卫星信号模拟器的研制对于我国有效地利用GPS和GLONASS系统，开发我国具有自主知识产权的北斗二代卫星导航系统具有非常重要的现实意义[1]。

GNSS卫星信号模拟器包含多种功能模块，码NCO和载波NCO模块完成扩频码和载波信号的生成，是协调卫星信号模拟器各种模拟数据时序准确一致的关键部分，该模块与导航电文生成单元和调制模块配合，将扩频码片相位信息、载波调制信息（含多普勒频移）和导航电文数据等，通过控制码NCO和载波NCO的频率和相位，得到GNSS模拟器模拟卫星时刻的有效数据，送往后级模块处理[2]。

高动态gps卫星信号模拟器关键技术分析及应用高动态GPS卫星信号模拟器是用于模拟高速移动场景下的GPS（全球定位系统）信号的设备，可用于测试和验证GPS 接收机在高速移动条件下的性能。

在高速移动条件下，接收机面临着多个挑战，包括多径效应、信号衰减、非理想信道条件等，因此需要进行实际场景的模拟来评估接收机性能。

高动态G P S卫星信号模拟器的关键技术包括：1.高速动态运动模型：针对车辆、飞机等高速移动载体，需要准确建立运动模型，包括速度、加速度、转向等参数。

通过准确模拟运动轨迹，可以生成相应的G P S信号。

2.多卫星信号模拟：考虑到高速移动场景下接收机可能无法同时“看到”同一颗卫星的信号，需要模拟多颗卫星信号的接收情况。

需要准确模拟卫星的轨道、仰角等参数。

3.多径效应模拟：接收机在高速移动条件下容易受到多径效应的影响，即接收到的信号可能有多个路径到达，导致信号畸变、干扰等。

需要模拟不同路径间的时间延迟、幅度衰减等参数。

4.复杂信道模型：将实际场景中的信道特性模拟到G P S信号中，包括多径衰落、多普勒效应等。

需要准确建立信道模型，使得生成的G P S信号与实际信号在行为特性上一致。

高动态G P S卫星信号模拟器的应用主要体现在以下几个方面：1. G P S接收机性能验证：通过模拟高速移动场景、多路径效应等条件，可以对G P S接收机在高动态条件下的信号跟踪、定位性能进行验证和评估。

2.导航系统开发：对于高速列车、飞行器等移动装置，模拟其在不同速度下的G P S信号可以用于导航系统的开发和调试。

通过高速运动模型的模拟，可以评估导航算法的准确性和鲁棒性。

3.智能交通系统：在智能交通系统中，G P S 信号模拟器可以用于评估车辆导航设备的性能，并提供导航引导和交通管理服务。

4.车联网应用：在车联网应用中，G P S信号模拟器可以模拟车辆在高速移动条件下的位置信息，用于车辆定位、路径规划等应用。

总之，高动态G P S卫星信号模拟器在现代导航、交通与通信领域发挥着重要作用。

卫星导航信号模拟器功能及技术特点北京华力创通科技股份有限公司导航事业部目录1概述 (2)2功能 (2)2.1 数学仿真分系统 (3)2.2 射频信号仿真分系统 (5)2.3 测试与评估分系统 (6)3技术特点 (6)3.1高精度信号延迟技术 (6)3.2高动态载波相位控制技术 (7)3.3载波/码相位同步技术 (8)3.4多路信号同步技术 (8)3.5 准实时卫星导航建模的时延固定技术 (8)1概述卫星导航系统中的接收设备利用导航卫星的导航信号进行定位，测速、定时以及信息传送。

接收终端设备的功能和性能指标的好坏，直接影响BD-2/GPS 系统的应用性能，因此必须对各种类型的接收终端设备进行全面的测试，以检验这些接收终端设备是否满足设计要求。

卫星导航信号模拟器用于对各类接收终端设备实现卫星不在轨、室内或临界条件下的测试，或指定条件下的重复测试。

卫星导航信号模拟器包括数学仿真分系统、射频信号仿真分系统和测试评估分系统三部分。

各分系统既相互独立，又可有机地结合在一起。

例如数学仿真分系统可以单独运行，为用户提供有关卫星运行模型，用户运动模型方面的信息，并可以图形方式显示卫星运行轨迹，但多数时候，各部分作为一个整体运行，由数学仿真分系统产生导航电文和观测数据，通过射频信号仿真分系统生成带有各类特征（延迟，多普勒，衰减等）的真实射频信号，发送到接收终端设备，再由测试评估分系统收集终端设备的相关数据，得到测试结果。

经过多年的研究发展，北京华力创通科技股份有限公司的卫星导航信号模拟器形成了一系列的产品，能够满足不同用户的需求。

各种产品具有功能及技术指标，祥见附录中对各种产品的介绍。

下面主要介绍北京华力创通科技股份有限公司的卫星导航信号模拟器通用功能和技术特点。

2功能卫星导航信号模拟器包括数学仿真分系统、射频信号仿真分系统和测试评估分系统三部分。

下面分别介绍各个分系统的功能。

2.1 数学仿真分系统数学仿真分系统是卫星导航信号模拟器的重要组成部分。

第一章技术指标Tel:188****7693e-mail:******************1.1欢迎使用卫星导航信号模拟器亲爱的用户，欢迎您使用JC6800卫星导航信号模拟器。

JC6800卫星导航信号模拟器是一套导航信号发生器，用户通过设置参数并对其进行控制可以模拟产生较理想的不同环境下导航接收机收到的卫星信号，可以满足不同用户在研制或验证接收机时的各种需求。

本手册将和您一起熟悉和了解JC6800卫星导航信号模拟器带来的先进的技术与丰富的功能特性。

1.2技术规格1.2.1输出频率1)GPS L1：1575.42MHz2)GLN：1598.5625MHz至1608.75MHz3)B1:1561.098MHz±2.046MHz4)B2:1207.140MHz±2.046MHz5)B3:1268.52MHz±10.23MHz1.2.2信号动态范围1)最大速度：±15km/s2)最大加速度：±1000m/s23)最大加加速度：±1000m/s31.2.3信号精度1)伪距相位精度：≤0.05m2)伪距变化率精度：≤0.005m/s3)通道间一致性：≤0.1m（码），≤0.005m（载波）Tel:188****7693e-mail:******************4)I、Q支路载波相位调制正交性：≤3°（1 ）1.2.4信号质量1)谐波功率：≤-40dB2)载波抑制：≥40dB3)频率稳定性：≤±50ppb@25℃1.2.5信号输出功率1)射频输出范围：-160～-110dBm2)控制范围：0～40dB3)最小可调分辨力：1dB1.2.6模拟器接口1)电源输入:AC220V，50Hz2)与上位机通信接口:3)1个RS2324)1个RS4225)以太网10/100Mbps6)发射信号输出口:1个(N-KF5)7)1PPS输出端口：1个8)指示灯：五个卫星运行状态指示灯9)1个内外时钟切换预留口1.2.7物理参数1）体积:435×350×140mm2）重量:≤5KgTel:188****7693e-mail:******************图2-3工具栏、菜单栏和标题栏主界面功能简介（序号与图2-2和错误！未找到引用源。

GNSS-5000A多通道GPS模拟器用户手册深圳市中冀联合通讯技术有限公司目录1GNSS-5000A模拟器简介 (1)1.1GNSS-5000A模拟器 (1)1.2GNSS-5000A模拟器外观 (1)2主要指标及测试图 (2)2.1主要特点 (2)2.2性能指标 (2)2.3定位测试结果图 (4)3模拟器操作过程 (4)3.1硬件设置 (4)3.2软件操作 (4)3.3运行场景 (9)3.4模拟器状态查看 (11)3.4.1Satellite Data (11)3.4.2星空图 (11)3.4.3NMEA数据 (12)3.4.4位置信息 (12)3.4.5模拟位置实时显示 (12)3.4.6界面总体图 (13)3.5模拟器功率设置 (13)4场景设置 (15)4.1场景的定义 (15)4.2星历和时间 (15)4.3轨迹模型 (16)4.4轨迹设置 (16)4.5场景实例 (17)4.5.1静态场景 (17)4.5.2动态场景 (18)1GNSS-5000A模拟器简介1.1GNSS-5000A模拟器GNSS-5000A是一款具备多种功能的简易型便携式GPS模拟器，是为方便用户的测试需求而设计的。

该型号模拟器提供了灵活的上位机软件界面方便用户设置各种测试场景（轨迹，此为扩展功能），一键自动保存上位机设置的场景（轨迹场景）、脱离上位机运行保存的测试场景（轨迹场景），极大方便用户在产线、野外等环境下的测试。

该模拟器在测试、评估及检验接收机定位精度等性能时可代替费用昂贵的模拟器进行现场实验，实时性好、性价比高，方便GPS领域的研发和生产测试等各个环节。

1.2GNSS-5000A模拟器外观2主要指标及测试图2.1主要特点与国内外现有GPS卫星信号模拟器相比，GNSS-5000A卫星信号模拟器具有以下几个特点：⏹实时信号输出开机即输出实时射频GPS信号；利用预存场景时，无需设置；⏹无限时信号连续输出星历可自动更新；无限时连续信号输出，支持接收机24/72小时/无限时连续信号测试；⏹用户场景参数设置方便用户运动状态可设：包括位置、速度、加速度；可使用用户定义场景文件；⏹卫星信号状况可视可调实时显示模拟多通道卫星信息及星空图；卫星信号功率可调；⏹操作方便控制界面一体化设计；2.2性能指标⏹信号规模GPS的L1频点，最多12通道⏹信号动态参数最大速度0～50000m/s最大加速度0～1000m/s2最大加加速度0～1000m/s3⏹信号精度伪距相位控制精度优于0.02m伪距变化率精度优于0.005m/s通道间一致性0.5ns⏹信号质量频率稳定度±1x10-8相位噪声-80dBc/Hz100Hz；-85dBc/Hz1kHz；-90dBc/Hz10kHz；-95dBc/Hz100kHz；谐波功率（MAX）-40dBc杂波功率（MAX）-50dBc⏹信号功率电平控制功率范围：-100dBm至-163dBm 功率精度：±1dB⏹参考频率/定制时钟输出10MHz时钟输入10MHz⏹电气和物理特性电源220V机箱优质钢板成型，喷涂高温烘漆保护，高强度铝合金面板重量10kg尺寸480mm（长）×367mm（宽）×110mm（高）2.3定位测试结果图附一组静态测试结果，仅供参考。

卫星导航模拟器工作原理嗨，小伙伴们！今天咱们来唠唠卫星导航模拟器这个超酷的东西。

你知道吗，卫星导航在咱们生活里可太重要啦，像咱们开车用的导航，手机上找地方的地图，都靠卫星导航呢。

那卫星导航模拟器是干啥的呢？卫星导航模拟器啊，就像是一个超级模仿秀选手。

它主要的任务就是模仿卫星导航系统的信号。

咱们正常的卫星导航系统，那是天上好多卫星在那儿发射信号，然后地面上的接收设备，像咱们的手机、车载导航仪，就接收这些信号来确定位置。

卫星导航模拟器就说：“我也能发出差不多的信号呢！”那它怎么就能发出这些信号呢？这就像厨师做菜一样，得有食材和菜谱。

对于卫星导航模拟器来说，它得有卫星轨道参数这些“食材”。

卫星在天上可不是乱转的，都有特定的轨道，什么高度啦，速度啦，周期啦，这些参数就像是做菜的食材一样重要。

模拟器把这些参数搞清楚了，就像厨师把食材准备好了。

然后呢，模拟器还有自己的一套算法，这算法就像是菜谱。

它根据这些卫星轨道参数，算出卫星在不同时刻应该发出什么样的信号。

这个算法可复杂啦，就像一道超级难做的大菜的菜谱，但是模拟器这个聪明的“厨师”可不会被难倒。

卫星导航模拟器发出的信号呢，要尽可能地和真的卫星信号相似。

这信号里面包含了好多信息，比如说卫星的位置信息，时间信息等。

它就像是一个小广播，不停地向外发送这些信息。

那它为啥要这么做呢？这可就有大用处啦。

对于那些生产卫星导航接收设备的厂家来说，卫星导航模拟器就是一个超级测试工具。

厂家不可能每次都跑到天上去测试自己的设备能不能接收到卫星信号吧，那多不现实啊。

这时候，卫星导航模拟器就派上用场了。

把模拟器放在实验室里，然后把要测试的接收设备放在旁边，就像让一个学生在模拟考场上考试一样。

接收设备接收模拟器发出的信号，要是能正常工作，那基本上就说明这个设备有戏。

而且啊，卫星导航模拟器还能模拟各种不同的环境。

比如说，模拟卫星信号不好的情况，就像在山区或者高楼林立的城市里，卫星信号可能会被遮挡或者干扰。

gps-sdr-sim原理GPS-SDR-SIM是一种基于软件定义无线电（SDR）技术的GPS信号模拟器。

它可以生成模拟真实GPS卫星信号的GPS基带信号，用于测试和研究GPS接收机的性能。

GPS-SDR-SIM的工作原理如下：1. GPS信号结构，GPS信号由多个卫星发射，每个卫星都有一个唯一的伪随机码（PRN码）和导航消息。

PRN码用于区分不同卫星的信号，导航消息包含有关卫星轨道和时钟校准的信息。

2. 伪随机码生成，GPS-SDR-SIM使用一个伪随机码生成器来生成模拟的PRN码。

这些码用于模拟卫星信号的到达时间和相位。

3. 信道模型，GPS信号在传输过程中受到多径效应、噪声和干扰等影响。

GPS-SDR-SIM通过引入信道模型来模拟这些影响。

常用的信道模型包括AWGN（加性白噪声信道）和Rayleigh衰落信道。

4. 导航消息生成，GPS-SDR-SIM使用导航消息生成器来生成模拟的导航消息。

这些消息包含有关卫星轨道和时钟校准的信息。

5. 信号合成，通过将生成的PRN码与导航消息相乘，GPS-SDR-SIM可以合成每个卫星的GPS基带信号。

这些信号包含了卫星的导航消息和伪随机码。

6. 信号调制，合成的GPS基带信号经过调制处理，将其转换为射频信号。

常用的调制方式是二进制相移键控（BPSK）调制。

7. 信号输出，调制后的射频信号可以通过SDR硬件进行发射，或者保存为文件用于后续的离线分析和处理。

通过以上步骤，GPS-SDR-SIM可以生成模拟真实GPS卫星信号的GPS基带信号。

这样，研究人员和工程师可以使用这些信号来测试GPS接收机的性能、验证算法的正确性，以及进行GPS相关研究和开发。