GNSS 模擬器通過生成模擬的衛(wèi)星信號來仿真真實的全球?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、信號傳播模型等數(shù)學模型,精確計算衛(wèi)星在不同時刻的位置及信號特征。在計算出衛(wèi)星位置后,模擬器會按照特定的編碼方式,如 GPS 的 C/A 碼或更復雜的加密碼,對載波信號進行調(diào)制,以模擬衛(wèi)星發(fā)射的實際信號。這些模擬信號經(jīng)放大、濾波等處理后,可輸出至接收設(shè)備。無論是用于測試 GNSS 接收機在開闊天空下的定位精度,還是模擬在城市峽谷、森林等復雜環(huán)境中的信號接收情況,GNSS 模擬器都能通過靈活設(shè)置參數(shù),為接收機提供逼真的測試信號,幫助工程師深入了解接收機性能。GPS 衛(wèi)星模擬器模擬衛(wèi)星姿態(tài)變化,影響信號發(fā)射方向。LabSatGNSS接收器
定位精度是 GNSS 接收器的重心性能指標。民用接收器精度通常在數(shù)米范圍,而采用差分定位技術(shù)的專業(yè)接收器精度可大幅提升。例如,實時動態(tài)(RTK)差分技術(shù)能使定位精度達厘米級。靈敏度決定接收器接收微弱信號的能力,高靈敏度接收器可在信號受遮擋或干擾環(huán)境下正常工作,如在城市高樓間或室內(nèi)部分場景。更新率表示接收器每秒輸出定位信息的次數(shù),高更新率(如 10Hz 以上)適用于高速移動目標,能及時反饋位置變化,確保動態(tài)定位的準確性。功耗也是重要指標,對于依賴電池供電的便攜式設(shè)備,低功耗接收器可延長設(shè)備續(xù)航時間。室內(nèi)GPS發(fā)生器GPS 軌跡模擬器導入地圖數(shù)據(jù),生成真實場景軌跡。
除了基礎(chǔ)的導航信號模擬,GNSS 導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,不能同時模擬 GPS、北斗、GLONASS 等多個衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號,還能模擬不同系統(tǒng)信號之間的相互干擾與協(xié)同工作情況,為多系統(tǒng)融合導航設(shè)備的研發(fā)提供多方面測試。部分模擬器具備信號干擾模擬功能,可生成窄帶干擾、寬帶干擾等多種干擾信號,與正常 GNSS 信號疊加,測試接收機在干擾環(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間同步信號,用于測試對時間精度要求極高的應(yīng)用場景,如電力系統(tǒng)的時間同步設(shè)備。
在多系統(tǒng)協(xié)同工作的趨勢下,GNSS 模擬器具備良好的系統(tǒng)兼容性。它能同時模擬多個衛(wèi)星系統(tǒng)的信號,如 GPS、北斗、GLONASS 和 Galileo 等,并且可根據(jù)用戶需求,靈活設(shè)置各衛(wèi)星系統(tǒng)信號的比例與組合方式。在模擬過程中,能有效處理不同衛(wèi)星系統(tǒng)間的時間同步問題,通過內(nèi)部的時間轉(zhuǎn)換機制,確保不同系統(tǒng)信號在時間上精細匹配,真實模擬多衛(wèi)星系統(tǒng)聯(lián)合定位的場景,為支持多系統(tǒng)融合的 GNSS 接收機研發(fā)與測試提供了有力工具,適應(yīng)全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)多元化發(fā)展的需求。GNSS 模擬器模擬動態(tài)場景,測試接收機跟蹤性能。
豐富模擬軌跡類型呈現(xiàn):GPS 軌跡模擬器能夠生成豐富多樣的模擬軌跡類型。直線軌跡是基礎(chǔ)類型,用于簡單的場景模擬,如車輛在筆直公路上的行駛。曲線軌跡則可模擬車輛轉(zhuǎn)彎、河流蜿蜒等情況,通過設(shè)定曲率等參數(shù)精確生成。循環(huán)軌跡常用于模擬一些周期性運動,像摩天輪的轉(zhuǎn)動、列車在環(huán)形軌道上的運行等。不規(guī)則軌跡可模擬復雜的自然運動或受隨機因素影響的運動,比如野生動物的遷徙路徑、無人機在復雜環(huán)境中的飛行軌跡,通過引入隨機噪聲等算法實現(xiàn)。GNSS 衛(wèi)星信號模擬器可調(diào)整信號強度,模擬不同距離下的信號接收。LabSatGNSS接收器
GPS 導航模擬器模擬校園導航場景,方便師生出行。LabSatGNSS接收器
軟件定義 GNSS 模擬器主要依靠計算機軟件來生成 GNSS 信號。通過編寫復雜的算法,在計算機上模擬衛(wèi)星軌道、信號調(diào)制、傳播延遲等過程,然后利用數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。這種模擬器靈活性高,易于升級和修改模擬算法,適合科研機構(gòu)進行新型信號體制研究或算法開發(fā)。硬件加速 GNSS 模擬器則采用特用的硬件芯片或電路來生成信號。這些硬件經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,能快速處理大量信號計算任務(wù),提高信號生成的速度與精度,適用于對信號實時性要求高的應(yīng)用場景,如工業(yè)自動化中的實時定位系統(tǒng)測試。LabSatGNSS接收器