衛星信號模擬器的應用研究

王佳淼

摘 要：衛星信號模擬器可以提供信號源，幫助衛星完成導航，在航空領域廣泛應用，包括GPS衛星定位、衛星導航以及多通道衛星信號等，這幾方面的應用都體現了專業的技術性。衛星信號模擬器的應用，可以幫助科研人員檢測科研方案是否具有可行性，完成測驗。

關鍵詞：衛星信號模擬器；GPS；衛星導航；多通道

現在，世界上一共有四個衛星定位系統，而隨著衛星定位系統的研發，衛星信號模擬器的應用也逐漸加深。其應用原理是：以載體對信號特征的影響，模擬不同的接受信號，為導航機的研發提供數據參考，制造出一個虛擬的空間。衛星信號模擬器會在GPS定位、衛星導航以及多通道衛星信號應用。

1 GPS衛星信號模擬器

GPS衛星信號模擬器的設計思路：根據物體的運動，分析其運動的規律，用GPS接收其發出的信號，對接收機的定位功能進行測試。該模擬器可以在某個時間，同時接收多個衛星發出的信號，并根據對這些信號的判斷，判斷衛星所在的位置與坐標，以及與接收機之間的距離。而隨著衛星位置與距離的改變，預判的衛星到達時間也會隨之改變。所以，模擬器的很多工作模式都是，模擬器接收處于不同位置及動態衛星發出的信號，通過信號的時延、衰減等，調整控制模塊，改變信號。當模擬器的仰角只有5°時，它可以接收到12顆衛星發出的信號，通道數目最多為12個。它有以下功能：可驗證接收機可以追蹤衛星的發出的信號，不管衛星在哪一地區，或是不同的速度與加速度，并且，它還可以根據衛星運行軌跡的變化，精準定位。另外，因為信號傳輸會產生不同的信號比，該模擬器可以在不同的情況下，捕捉到信號，對信號進行跟蹤。

GPS衛星信號模擬器主要分為兩部分，分為軟件和硬件。軟件中，仿真控制是保證其運行的核心，會記錄衛星的星歷，改變用戶的狀態等，控制硬件的運行，而硬件則會讀取軟件內的信息，并根據這些信息處理信道中的內容，做擴頻調制處理，把接收到信號變成一個中頻信號波形，從而確定衛星的位置。

2 衛星導航信號模擬器

以GPS衛星信號模擬器技術為基礎，研發出來的衛星導航信號模擬器技術，可以讓研究人員對芯片與終端進行測試，測試其是否具有可行性。這一模擬器可以對一個系統進行檢測，同時也可以多個系統進行檢測，它模仿出衛星運動軌道的同時，也可以建立一個與之對應的終端的運行軌道，模仿它的運動狀態。除此之外，它還可以根據衛星運動的特點，預先設定軌道，讓其變成一個衛星導航模擬信號，或是接收計算機做出的模擬信號，根據現有的載體，以及影響衛星運動的多種因素，模擬出衛星運動的不同場景，把模擬的影像放在三維立體空間內，制作出衛星運動的形態及動畫，給出模擬信號。信號模擬源給出的信號有明顯的特征，從中可以發現信號傳播后產生的反應。

從以上內容可以分析出，衛星導航模擬信號可以根據不同載體的特點，模擬出其發出的信號，并運用這一信號完成測試，具有很強的信號仿真能力，以及可操作性。其優勢是包括以下幾點：

首先，可控性與可重復性，可控性是指檢測人員可以根據實際情況調整各項誤差，或者是在檢測途中關閉某顆衛星的發出的信號。而可重復性是說能夠多次以同一種環境和條件對終端進行測試。

其次，廣泛性與信號可用性。廣泛性是指其可以在不同的動態中，模擬衛星運動的動態，完成終端測試。信號可用性主要針對空間導航系統來說，它可以接收在建或是已經建成導航系統的信號，加以應用。

最后，節約成本是說用模擬器完成測試，可以減少人力、物力的消耗，減少使用的成本，提高工作效率。

3 多通道衛星信號模擬器

多通道衛星信號模擬器的工作原理：該模塊工作時，會通過三個模塊完成工作，分別是導航電文的生成、C/A碼發生器以及載波生成。首先，系統會通過第一個模塊，生成導航電文，把確定的動態距離變成動態測距碼，改變載波。接著，把生成的這些數據用不同的內容用相乘的方式變成信號，最后把信號輸出。其主要采用的軟件是VC++6.0，硬件則是EPGA技術，這兩種技術的結合，可以讓模擬器與計算機建立連接，通過計算機的操作控制模擬器的各項操作，有穩定的性能，并且，它還可以測試衛星信號在多普勒效應下的變化，可以推出一種高動態的信號源。

4 結語

綜上所述，衛星信號模擬器的應用分為很多方面，比如GPS衛星信號模擬器、衛星導航信號模擬器、多通道衛星信號模擬器等，這三種模擬有各自的工作原理與優勢，可以體現出衛星信號模擬器應用的廣泛性，以及應用行業的特殊性，都表面了它具有的優勢，推進航空科研工作的進行，加快航空事業的建設，促進其發展。

參考文獻：

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