一種GNSS中頻信號模擬器的設(shè)計與硬件實現(xiàn)*

朱正鵬 熊 焱 朱旭鋒 王苑瑾 楊文良

北京航天自動控制研究所，北京100854

0 引言

隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全面建設(shè)，世界各國都將研制可同時提供美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo和我國北斗導(dǎo)航信號的多系統(tǒng)多體制的模擬器技術(shù)提上日程。GNSS中頻信號模擬器可以根據(jù)設(shè)置的載體運動狀態(tài)、導(dǎo)航衛(wèi)星狀態(tài)、信號傳播環(huán)境等，精確產(chǎn)生GNSS中頻信號，是導(dǎo)航系統(tǒng)仿真驗證與測試評定系統(tǒng)的重要組成部分，與衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)(軟件接收機(jī))等一起實現(xiàn)對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號體制和信號接收方法及性能的驗證，為后續(xù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的論證和發(fā)展提供研究和試驗平臺[1]。

目前國內(nèi)外研制的中頻信號模擬器主要有3種：軟件模擬器、采集回放模擬器和硬件模擬器。軟件模擬器主要基于Matlab等軟件平臺開發(fā)實現(xiàn)，該方法精度高、成本低、易于實現(xiàn)，但需要提前生成信號，無法實時應(yīng)用。采集回放模擬器基于實際衛(wèi)星導(dǎo)航信號采集并存儲，在應(yīng)用時回放數(shù)據(jù)。該方法可以模擬真實環(huán)境導(dǎo)航信號，但應(yīng)用靈活性差。硬件模擬器由上位機(jī)軟件和導(dǎo)航信號生成硬件板卡構(gòu)成，導(dǎo)航信號參數(shù)由上位機(jī)軟件計算生成，信號調(diào)制由硬件板卡實現(xiàn)，該方法精度高、可以實時模擬各類動態(tài)場景，但是技術(shù)復(fù)雜，實現(xiàn)難度高[2]。

本文采用軟件無線電架構(gòu)方法，研制了一種GNSS中頻信號硬件模擬器，配合基帶數(shù)據(jù)生成設(shè)備及射頻前端電路可模擬產(chǎn)生實際GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號，為導(dǎo)航接收機(jī)的調(diào)試和測試提供一種能夠再現(xiàn)的、可控的仿真信號源，也可以用于系統(tǒng)級仿真試驗，支持不同動態(tài)情況對導(dǎo)航信號接收和信息處理的影響分析，對于我國自主研發(fā)導(dǎo)航信號體制的驗證有著非常重要的現(xiàn)實意義。……