GNSS 射频模拟器的工作基于对卫星信号传播过程的精确模拟。首先,它依据卫星轨道模型,精确计算不同时刻卫星的空间位置,这涉及复杂的天体力学算法,确保模拟卫星位置与真实情况高度契合。随后,根据卫星位置确定信号传播延迟,考虑到信号在电离层、对流层中的传播影响,运用相应的物理模型进行修正。例如,通过 Klobuchar 模型处理电离层延迟,利用 Saastamoinen 模型计算对流层延迟。接着,生成卫星发射的伪随机噪声(PRN)码序列,每个卫星对应独特的码序列。较后,将携带卫星位置、时间信息以及 PRN 码的基带信号,通过调制技术加载到射频载波上,输出模拟的 GNSS 射频信号,完整模拟卫星信号从太空到地面的传播路径。GNSS 卫星信号模拟器调整信号编码,测试接收机解码能力。LabSat 信号模拟器
GNSS 导航模拟器能够创建丰富多样的导航场景。在城市环境模拟中,它可精细模拟高楼林立导致的信号遮挡与多径效应,通过构建详细的城市三维地图,依据建筑物布局计算信号传播路径,让接收机体验到在城市街道中定位时信号的复杂变化,助力优化城市环境下的导航算法。对于山区场景,模拟器根据地形起伏模拟信号受山体阻挡、反射的情况,为山区探险设备、森林防火监测设备等的导航性能测试提供真实环境模拟。在海洋场景下,模拟器考虑到开阔水域中信号传播相对稳定但受电离层和对流层影响较大的特点,结合海洋气象数据模拟信号变化,满足船舶导航系统的测试需求。LabSat 信号模拟器GPS 模拟器模拟隧道内信号,测试定位设备适应性。
软件定义 GNSS 模拟器主要依靠计算机软件来生成 GNSS 信号。通过编写复杂的算法,在计算机上模拟卫星轨道、信号调制、传播延迟等过程,然后利用数模转换设备将数字信号转换为模拟信号输出。这种模拟器灵活性高,易于升级和修改模拟算法,适合科研机构进行新型信号体制研究或算法开发。硬件加速 GNSS 模拟器则采用特用的硬件芯片或电路来生成信号。这些硬件经过优化设计,能快速处理大量信号计算任务,提高信号生成的速度与精度,适用于对信号实时性要求高的应用场景,如工业自动化中的实时定位系统测试。
在科研领域,GNSS 模拟器为众多研究提供有力支持。在地球物理学研究中,利用模拟器可模拟不同地球物理条件下的卫星信号,研究电离层、对流层变化对信号传播的影响,助力深入了解地球大气结构与动力学。在天文学研究中,通过模拟卫星信号在星际空间的传播,探索信号受太阳风、引力场等因素干扰情况,为星际导航研究提供数据支撑。在新型定位算法研究方面,科研人员借助模拟器生成大量不同场景的卫星信号数据,用于训练和验证新算法,如基于深度学习的定位算法,以提升定位精度和抗干扰能力。GNSS 模拟器还为量子导航等前沿研究提供了地面测试平台,模拟量子态下卫星信号接收与处理,推动导航技术的创新发展。GPS 模拟器模拟真实 GPS 信号环境,用于测试定位设备性能。
GNSS 导航模拟器对 GNSS 信号特性的模拟十分精确。它能精确复现卫星信号的伪随机噪声码,确保每个卫星的码序列与真实情况一致,从而使接收机能够准确识别卫星。在信号强度模拟方面,可根据卫星与接收机的相对位置、传播距离以及各种干扰因素,精确调节信号强度,范围从强信号的 - 120dBm 左右到弱信号的 - 160dBm 以下,模拟不同环境下信号强度的变化。同时,模拟器还能模拟信号的多普勒频移,根据接收机与卫星的相对运动速度,精确调整信号频率,真实反映动态场景下信号频率的改变,为接收机的动态定位性能测试提供保障。GPS 导航模拟器模拟校园导航场景,方便师生出行。LabSat 信号模拟器
GPS 信号模拟器生成弱信号,测试接收机灵敏度。LabSat 信号模拟器
一体式 GNSS 模拟器将信号生成、处理、控制等功能集成在一个设备中,体积紧凑,便于携带与使用。其内部硬件协同工作,用户只需通过简单的操作界面即可完成信号模拟设置,适合在现场测试、野外作业等场景使用。分布式 GNSS 模拟器则由多个模块组成,如信号生成模块、信号处理模块、控制模块等,这些模块通过网络或特用总线连接。这种架构灵活性强,用户可根据需求灵活配置不同模块,适用于大规模、复杂的测试环境,如大型实验室中多接收机同时测试,或对不同类型 GNSS 信号进行分布式模拟的场景。LabSat 信号模拟器