GNSS 模擬器能靈活調(diào)整信號(hào)特性。在信號(hào)頻率方面,可精確設(shè)置不同衛(wèi)星系統(tǒng)的載波頻率,如 GPS 的 L1、L2 頻段,北斗的 B1、B2、B3 頻段等,滿足對(duì)不同頻段信號(hào)測(cè)試的需求。信號(hào)幅度也能根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需求進(jìn)行靈活調(diào)節(jié),模擬衛(wèi)星與接收機(jī)距離變化導(dǎo)致的信號(hào)強(qiáng)度改變。調(diào)制方式更是多樣,除常見的二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)外,還支持正交相移鍵控(QPSK)、二進(jìn)制偏移載波(BOC)等復(fù)雜調(diào)制方式,用戶可根據(jù)特定衛(wèi)星信號(hào)特征選擇合適的調(diào)制方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同衛(wèi)星信號(hào)的精細(xì)模擬與測(cè)試。GPS 發(fā)生器輸出多頻 GPS 信號(hào),滿足高精度定位需求。車載GNSS接收器
信號(hào)調(diào)制過(guò)程:生成的基帶信號(hào)需要經(jīng)過(guò)調(diào)制才能模擬真實(shí) GNSS 信號(hào)。常見的調(diào)制方式是二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。在這個(gè)過(guò)程中,將基帶信號(hào)的信息加載到高頻載波上。具體而言,利用載波的相位變化來(lái)表示基帶信號(hào)中的 “0” 和 “1”。比如,當(dāng)基帶信號(hào)為 “0” 時(shí),載波相位不變;當(dāng)基帶信號(hào)為 “1” 時(shí),載波相位翻轉(zhuǎn) 180 度。通過(guò)這種調(diào)制方式,把低頻的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻的射頻信號(hào),使其能夠在空氣中遠(yuǎn)距離傳播,并且符合 GNSS 信號(hào)在空中傳播的特性,便于后續(xù)被 GNSS 接收機(jī)接收和解調(diào)。航海GPS衛(wèi)星模擬器錄制回放GNSS 射頻模擬器輸出高精度射頻信號(hào),用于接收機(jī)前端測(cè)試。
GNSS 射頻模擬器的工作基于對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳播過(guò)程的精確模擬。首先,它依據(jù)衛(wèi)星軌道模型,精確計(jì)算不同時(shí)刻衛(wèi)星的空間位置,這涉及復(fù)雜的天體力學(xué)算法,確保模擬衛(wèi)星位置與真實(shí)情況高度契合。隨后,根據(jù)衛(wèi)星位置確定信號(hào)傳播延遲,考慮到信號(hào)在電離層、對(duì)流層中的傳播影響,運(yùn)用相應(yīng)的物理模型進(jìn)行修正。例如,通過(guò) Klobuchar 模型處理電離層延遲,利用 Saastamoinen 模型計(jì)算對(duì)流層延遲。接著,生成衛(wèi)星發(fā)射的偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼序列,每個(gè)衛(wèi)星對(duì)應(yīng)獨(dú)特的碼序列。較后,將攜帶衛(wèi)星位置、時(shí)間信息以及 PRN 碼的基帶信號(hào),通過(guò)調(diào)制技術(shù)加載到射頻載波上,輸出模擬的 GNSS 射頻信號(hào),完整模擬衛(wèi)星信號(hào)從太空到地面的傳播路徑。
單系統(tǒng) GNSS 模擬器專注于模擬某一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào),比如模擬 GPS 信號(hào)的模擬器。它適用于那些只針對(duì)單一衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)或應(yīng)用的場(chǎng)景,如早期一些依賴 GPS 定位的特定行業(yè)設(shè)備。多系統(tǒng) GNSS 模擬器則可同時(shí)模擬多種衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào),像 GPS、北斗、GLONASS 和 Galileo 等。這種類型的模擬器優(yōu)勢(shì)明顯,能為用戶提供更豐富的衛(wèi)星信號(hào)資源,提高定位精度與可靠性,普遍應(yīng)用于需要高精度定位的領(lǐng)域,如測(cè)繪、自動(dòng)駕駛等,使設(shè)備在不同衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)組合下都能進(jìn)行性能測(cè)試與優(yōu)化。GNSS 導(dǎo)航模擬器模擬山區(qū)導(dǎo)航場(chǎng)景,改善山區(qū)定位精度。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著智能化、精細(xì)化方向發(fā)展,GNSS 模擬器在其中貢獻(xiàn)明顯。在精細(xì)農(nóng)業(yè)中,農(nóng)民使用搭載 GNSS 接收機(jī)的農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行作業(yè),GNSS 模擬器可模擬農(nóng)田不同位置的衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境。比如在農(nóng)田中有高大樹木或建筑物的區(qū)域,模擬信號(hào)遮擋情況,測(cè)試農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能否準(zhǔn)確按照預(yù)設(shè)路線進(jìn)行播種、施肥、灌溉等作業(yè)。通過(guò)模擬測(cè)試,優(yōu)化農(nóng)機(jī)設(shè)備的導(dǎo)航算法,提高農(nóng)機(jī)作業(yè)的精度,避免因定位偏差導(dǎo)致的資源浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)精細(xì)投入,提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量,推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。GPS 導(dǎo)航模擬器模擬越野路況,提升戶外導(dǎo)航體驗(yàn)。欺騙干擾GPS導(dǎo)航模擬器錄制回放
GNSS 導(dǎo)航模擬器模擬飛機(jī)飛行軌跡,保障航空導(dǎo)航安全。車載GNSS接收器
GNSS 模擬器通過(guò)生成模擬的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)仿真真實(shí)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)環(huán)境。其重心在于依據(jù)衛(wèi)星軌道模型、信號(hào)傳播模型等數(shù)學(xué)模型,精確計(jì)算衛(wèi)星在不同時(shí)刻的位置及信號(hào)特征。在計(jì)算出衛(wèi)星位置后,模擬器會(huì)按照特定的編碼方式,如 GPS 的 C/A 碼或更復(fù)雜的加密碼,對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,以模擬衛(wèi)星發(fā)射的實(shí)際信號(hào)。這些模擬信號(hào)經(jīng)放大、濾波等處理后,可輸出至接收設(shè)備。無(wú)論是用于測(cè)試 GNSS 接收機(jī)在開闊天空下的定位精度,還是模擬在城市峽谷、森林等復(fù)雜環(huán)境中的信號(hào)接收情況,GNSS 模擬器都能通過(guò)靈活設(shè)置參數(shù),為接收機(jī)提供逼真的測(cè)試信號(hào),幫助工程師深入了解接收機(jī)性能。車載GNSS接收器