一種GNSS中頻信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)*

朱正鵬 熊 焱 朱旭鋒 王苑瑾 楊文良

北京航天自動(dòng)控制研究所，北京100854

0 引言

隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全面建設(shè)，世界各國(guó)都將研制可同時(shí)提供美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo和我國(guó)北斗導(dǎo)航信號(hào)的多系統(tǒng)多體制的模擬器技術(shù)提上日程。GNSS中頻信號(hào)模擬器可以根據(jù)設(shè)置的載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、導(dǎo)航衛(wèi)星狀態(tài)、信號(hào)傳播環(huán)境等，精確產(chǎn)生GNSS中頻信號(hào)，是導(dǎo)航系統(tǒng)仿真驗(yàn)證與測(cè)試評(píng)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(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)體制和信號(hào)接收方法及性能的驗(yàn)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(yàn)平臺(tái)[1]。

目前國(guó)內(nèi)外研制的中頻信號(hào)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(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，該方法精度高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)，但需要提前生成信號(hào)，無(wú)法實(shí)時(shí)應(yīng)用。采集回放模擬器基于實(shí)際衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)采集并存儲(chǔ)，在應(yīng)用時(shí)回放數(shù)據(jù)。該方法可以模擬真實(shí)環(huán)境導(dǎo)航信號(hào)，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(hào)生成硬件板卡構(gòu)成，導(dǎo)航信號(hào)參數(shù)由上位機(jī)軟件計(jì)算生成，信號(hào)調(diào)制由硬件板卡實(shí)現(xiàn)，該方法精度高、可以實(shí)時(shí)模擬各類動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，但是技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度高[2]。

本文采用軟件無(wú)線電架構(gòu)方法，研制了一種GNSS中頻信號(hào)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(shí)際GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)，為導(dǎo)航接收機(jī)的調(diào)試和測(cè)試提供一種能夠再現(xiàn)的、可控的仿真信號(hào)源，也可以用于系統(tǒng)級(jí)仿真試驗(yàn)，支持不同動(dòng)態(tài)情況對(duì)導(dǎo)航信號(hào)接收和信息處理的影響分析，對(duì)于我國(guó)自主研發(fā)導(dǎo)航信號(hào)體制的驗(yàn)證有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。……