导航卫星信号模拟器伪距生成实时仿真研究

角 度 α 越 大，R' 越 接 近 R1 与 r1 之 和， 误 差 e 就 越 小。 角 度 α 与卫பைடு நூலகம்仰角 β 以及卫星的投影点与隧道之间的夹角
γ(0°～ 90°) 有关，如式（3）所示 ：
收稿日期：2020-10-13 修回日期：2020-11-16
cosα = −cos β ⋅ cosγ
（3）
信号形成功率压制，导致隧道两端出现严重的远近效应问题。针对此问题，采用一种利用泄漏电缆实现的隧道内伪
卫星定位方法。位于隧道两端的卫星导航模拟器发出仰角和方位角符合要求的伪卫星信号，信号在泄漏电缆中纵向
传输的同时通过槽孔向外界辐射。利用接收机对辐射的信号进行捕获跟踪，输出伪距信息。同时根据同轴泄漏电缆
图 1 隧道定位信号传播距离的几何关系
卫星导航模拟器位于隧道端点处，模拟器 P1 发射信号 的真实传播路径为 r1，真实卫星 S1 到模拟器 P1 的伪距为 ρ1， 所以接收端实际测得的测距值为 r1+ρ1，真实卫星 S1 到接收 机的伪距为 ρ'，角度 α 为真实卫星 S1 与隧道的夹角。理想伪 距与实际伪距之间的误差为 ：
隧道定位信号产生如图 2 所示，由上位机、卫星导航模 拟器以及同轴泄漏电缆实现。
图 2 隧道定位信号产生示意图
首先在上位机端设置用户初始参数，寻找角度合适的卫 星，根据星历和历书产生导航电文，将用户初始参数和导航 电文传输给卫星导航模拟器。
卫星导航模拟器位于隧道两端，负责解析卫星的导航电 文，并根据中频信号的算法模型计算出卫星传播时延，得到 初始码相位和载波相位等初始参数以及多普勒频偏等更新参 数，生成中频信号，并通过射频调制到 GPS 的 L1 频段，通 过同轴泄漏电缆发出。

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。

基于TMBOC信号的新型GNSS信号模拟器的设计何安科;纪元法;孙希延;符强【摘要】为模拟 GPS L1 C频点的TMBOC信号,提出一种基于 FPGA+DSP硬件平台的TMBOC信号生成方法,并给出了FPGA和DSP程序设计方案。

FPGA进行数字中频信号的调制,包括12个独立通道的信号调制,DSP 生成 FPGA信号调制通道中的参数、导航电文和频率控制字。

在 Modelsim上仿真 TMBOC信号,并通过频谱仪测试其频谱,实验结果表明, TMBOC信号模拟器能生成稳定的TMBOC信号。

%In order to simulate the TMBOC signal of GPS L1C frequency band,a TMBOC signal generated method based on FPGA and DSP is proposed,and the program design scheme of FPGA and DSP is presented.The FPGA modulate digital in-termediate frequency signal with 1 2 independent channels,the parameters used in the FPGA channels,navigation message, frequency control words are generated by DSP.The TMBOC signal is simulated by Modelsim,and its spectrum is tested by the spectrum analyzer.The experimental results show that the stable TMBOC signal can be generated by TMBOC signal simulator.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P269-274)【关键词】TMBOC;GNSS信号模拟器;FPGA;DSP【作者】何安科;纪元法;孙希延;符强【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN967.1二进制偏移载波(binary offset carrier,简称BOC)系列调制的提出是为了提高频段的利用效率,而MBOC调制设计的目的是取代最初的标准BOC调制。

ISSN 1000-0054CN 11-2223/N 清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2008年第48卷第10期2008,V o l.48,N o.10w 12http://qhx bw.chinajo GPS 中频信号模拟器的数学模型及实现李成军1,2,　陆明泉1,　冯振明1(1.清华大学电子工程系,北京100084; 2.中国人民解放军91635部队,北京102249)收稿日期:2007-07-18作者简介:李成军(1976—),男(汉),江苏,博士研究生。

通讯联系人:冯振明,教授,E-mail:fz m@tsingh 摘　要:为了给全球定位系统(GP S )软、硬件接收机提供高保真的测试环境,在分析GPS 信号传输路径各种影响的基础上,推导了GP S 中频信号模拟器的数学模型,提出利用已有星历计算卫星传输时间和仿真误差源的方法,并给出了软件的实现方案。

利用软件GP S 接收机测试仿真信号结果表明:利用该方法能够正确地模拟中频G PS C/A (粗码)和P (精确码)卫星信号。

该方法实现简单,通过增加相应的算法能够模拟各种类型的GP S 信号,可以对软、硬件接收机的捕获、跟踪以及测量精度进行测量鉴定,为新技术的应用提供开发环境。

关键词:G PS (全球定位系统)信号模拟器;G PS 接收机;捕获;跟踪;定位解算中图分类号:T N 965.5文献标识码:A文章编号:1000-0054(2008)10-1578-04Mathematical model and realization forGPS IF signal simulatorLI Chengjun 1,2,LU M ingqu an 1,FENG Zh en gming 1(1.Department of Electronic Engineering ,Tsinghua University ,Beij ing 100084,China ;2.Unit 91635of PLA ,Beijing 102249,China )Abstract :Global pos ition ing s ystem (GPS)IF s ignal simulators provide high -fid elity m easurement environm ents for GPS softw are or hardw are receivers.Based on analyzin g the effects of er ror sources on GPS signals ,the mathematical models of IF sim ulator and algorithems of computing transmis sion time b y u sing existing eph emeris are present.A software realization of a GPS IF sign al sim ulator is pres ented w here the s imulated s ignal is pr oces sed by a softw are GPS receiver.M easur ement resu lts show th at this meth od accur ately s imulates GPS IF C/A and P codes.Th is schem e can be easily realized and expanded to simulate other GPS sign als by adding other algorithm s for evaluating acquisition,trackin g and precis ion of GPS s oftw are or har dware receivers.T his method also sup ports new GPS techn ology development.Key words :GPS (global positioning sys tem)sign al s imulator;GPSreceiver;acquisition;tracking;Position fix全球定位系统(GPS )信号模拟器可以根据载体的运动状态精确模拟载体所接收的GPS 的卫星信号,用于对接收机的捕获、跟踪以及定位解算精度进行测量,为GPS 接收机的开发以及新技术的运用提供开发环境。