GNSS 接收器工作時(shí),首要步驟是捕獲衛(wèi)星信號(hào)。它通過搜索特定頻段,如 GPS 的 L1、L2 頻段,北斗的 B1、B2 頻段等,識(shí)別出衛(wèi)星發(fā)射的偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼。一旦捕獲到信號(hào),便進(jìn)入跟蹤階段,持續(xù)鎖定衛(wèi)星信號(hào),確保穩(wěn)定接收。在解算環(huán)節(jié),接收器利用接收到的多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間延遲,結(jié)合衛(wèi)星軌道信息,運(yùn)用三角測(cè)量原理計(jì)算自身位置。例如,通過測(cè)量信號(hào)從三顆衛(wèi)星傳播到接收器的時(shí)間差,確定以衛(wèi)星為球心、傳播距離為半徑的三個(gè)球面,其交點(diǎn)即為接收器位置。同時(shí),接收器還能根據(jù)信號(hào)頻率的多普勒頻移計(jì)算速度,依據(jù)時(shí)間信息實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。GPS 模擬器模擬高速移動(dòng)場(chǎng)景,測(cè)試定位設(shè)備動(dòng)態(tài)性能。車載GNSS接收器供應(yīng)商
除了基礎(chǔ)的導(dǎo)航信號(hào)模擬,GNSS 導(dǎo)航模擬器還具備多種拓展功能。一些模擬器支持多系統(tǒng)聯(lián)合模擬,不能同時(shí)模擬 GPS、北斗、GLONASS 等多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào),還能模擬不同系統(tǒng)信號(hào)之間的相互干擾與協(xié)同工作情況,為多系統(tǒng)融合導(dǎo)航設(shè)備的研發(fā)提供多方面測(cè)試。部分模擬器具備信號(hào)干擾模擬功能,可生成窄帶干擾、寬帶干擾等多種干擾信號(hào),與正常 GNSS 信號(hào)疊加,測(cè)試接收機(jī)在干擾環(huán)境下的抗干擾能力與定位穩(wěn)定性。此外,有的模擬器還能模擬時(shí)間同步信號(hào),用于測(cè)試對(duì)時(shí)間精度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景,如電力系統(tǒng)的時(shí)間同步設(shè)備。航空GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器供應(yīng)商GNSS 軌跡模擬器生成不規(guī)則軌跡,模擬野生動(dòng)物遷徙路徑。
軟件算法在 GNSS 模擬器中起著智能重心的作用。軌道預(yù)測(cè)算法根據(jù)衛(wèi)星的開普勒軌道參數(shù)以及攝動(dòng)模型,精確計(jì)算衛(wèi)星在不同時(shí)刻的位置和速度,為信號(hào)生成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。信號(hào)調(diào)制算法將導(dǎo)航電文、偽隨機(jī)碼等信息按照特定的調(diào)制方式加載到載波上,生成符合衛(wèi)星信號(hào)特征的模擬信號(hào)。誤差模擬算法用于模擬信號(hào)傳播過程中的各種誤差,如電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差、多路徑誤差等,通過數(shù)學(xué)模型精確計(jì)算并疊加到模擬信號(hào)中,以真實(shí)反映實(shí)際環(huán)境對(duì)信號(hào)的影響。數(shù)據(jù)融合算法在與其他設(shè)備協(xié)同工作時(shí)發(fā)揮重要作用,例如將模擬器生成的衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)與慣性測(cè)量單元的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,輸出綜合的導(dǎo)航信息,為測(cè)試接收機(jī)的組合導(dǎo)航性能提供數(shù)據(jù)支持。
GPS 軌跡模擬器通過模擬衛(wèi)星信號(hào)與接收機(jī)之間的交互來生成軌跡數(shù)據(jù)。它首先依據(jù)預(yù)設(shè)的地理位置信息和運(yùn)動(dòng)參數(shù),如起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)、行進(jìn)速度、加速度等,構(gòu)建一個(gè)虛擬的運(yùn)動(dòng)模型。利用衛(wèi)星定位原理,將運(yùn)動(dòng)過程離散化為一系列時(shí)間節(jié)點(diǎn),在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上根據(jù)模型計(jì)算出對(duì)應(yīng)的模擬 GPS 坐標(biāo)。例如,以勻加速直線運(yùn)動(dòng)為例,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算不同時(shí)刻物體所在位置,轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度坐標(biāo)。這些坐標(biāo)信息按照 GPS 數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼,生成模擬的 GPS 軌跡數(shù)據(jù),如同真實(shí)的 GPS 接收機(jī)在該運(yùn)動(dòng)過程中接收到并記錄的數(shù)據(jù)一樣,為后續(xù)分析和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。GNSS 發(fā)生器輸出特定格式信號(hào),滿足不同應(yīng)用的基礎(chǔ)信號(hào)需求。
GNSS 導(dǎo)航模擬器具備良好的用戶平臺(tái)適配性。針對(duì)車載平臺(tái),模擬器可與汽車的 CAN 總線連接,將模擬的 GNSS 信號(hào)與汽車的車速、轉(zhuǎn)向等信息融合,模擬車輛在行駛過程中的導(dǎo)航狀態(tài),為車載導(dǎo)航系統(tǒng)的升級(jí)與自動(dòng)駕駛輔助功能的開發(fā)提供測(cè)試環(huán)境。對(duì)于無人機(jī)平臺(tái),模擬器能模擬無人機(jī)在不同飛行高度、姿態(tài)下接收到的 GNSS 信號(hào),考慮到無人機(jī)飛行速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn),精細(xì)調(diào)整信號(hào)參數(shù),滿足無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜飛行場(chǎng)景下的測(cè)試需求。在手持設(shè)備方面,模擬器通過藍(lán)牙或 USB 接口與設(shè)備連接,模擬日常出行中用戶手持設(shè)備的導(dǎo)航信號(hào)環(huán)境,助力優(yōu)化手機(jī)、平板電腦等設(shè)備的導(dǎo)航軟件。GNSS 衛(wèi)星信號(hào)模擬器調(diào)整信號(hào)相位,模擬信號(hào)干擾情況。航空GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器供應(yīng)商
GNSS 信號(hào)模擬器模擬多徑效應(yīng),優(yōu)化信號(hào)處理算法。車載GNSS接收器供應(yīng)商
GNSS 模擬器依托高性能硬件構(gòu)建。其重心信號(hào)生成模塊配備了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力,能夠?qū)崟r(shí)處理復(fù)雜的衛(wèi)星信號(hào)生成算法。例如,面對(duì)大量衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的快速運(yùn)算需求,DSP 可高效完成,確保信號(hào)生成的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。同時(shí),采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)技術(shù),使硬件具備高度的靈活性。研發(fā)人員能根據(jù)不同的測(cè)試需求,靈活配置信號(hào)生成流程,快速實(shí)現(xiàn)對(duì)不同衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)特征的模擬。高精度的時(shí)鐘源也是關(guān)鍵硬件組件,像原子鐘提供的超高穩(wěn)定性時(shí)間基準(zhǔn),保障了模擬器生成信號(hào)的時(shí)間精度,讓多衛(wèi)星信號(hào)間的同步誤差極小,為模擬真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。車載GNSS接收器供應(yīng)商