[发明专利]高动态多模式卫星导航信号源模拟方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高动态多模式卫星导航信号源模拟方法及其装置。

背景技术

卫星导航定位技术在航天、航空、遥感、通信、测绘等领域已经得到广泛应用。随着应用领域的拓宽，对导航定位技术的精度和可靠性要求也逐步提高。原来单一模式的卫星导航接收技术，因为可见卫星有限，定位的可用性以及卫星完整性监测的性能难以提高；北斗二代卫星导航系统(BD-2)和全球卫星定位系统(GPS)，因为采用CDMA的复用方式，每个卫星采用相同的载波频率，在具有强干扰信号情况下，便不能很好地工作；全球导航卫星系统(GLONASS)系统则对抗干扰的能力较强，但因为伪码速率等系统原因，定位精度要低于北斗二代和GPS系统。多模式卫星导航的接收技术，可以结合各种模式的卫星导航系统的优点，增加可见卫星的数目，采用信息融合的处理技术，能有效提高系统的定位精度、可用性和可靠性。

高动态卫星导航技术在现代军事、航天、航空等领域具有广泛的应用，对国家安全具有重要意义。国外的高性能战机、远程攻击导航等武器都采用了高性能的高动态卫星导航接收机进行制导；同时，高动态卫星导航系统是航天飞机、航天飞船最理想的导航系统。目前我国在高动态卫星导航技术方面处于起步阶段，并正在积极地开发自主卫星导航系统。

多模式、高动态卫星导航接收技术具有很好的应用价值。而卫星模拟器是接收机研制的一项必不可少的工具，利用卫星模拟器进行接收机的研发和测试工作，可以大大加快接收机的研制过程。在研制开发地面GNSS接收机的进程中，需要对接收机在各类环境下进行进行多方面的检验和测试。而在现实的环境中，很难获得诸如高动态、低信噪比等各类的测试检验环境，这需要我们去模拟这类环境，为接收机的开发、测试提供各类条件。GNSS多模式卫星导航模拟器可以在接收机特别是高动态接收机的研制、开发、测试等阶段提供仿真环境，同时也能为接收机的研制提供系统级的仿真测试，为最终确定接收机方案提供依据。由此可见，卫星导航信号模拟器在军事、民用、科研等领域都有着广泛而的应用。目前，国内该方面的研究还很少，国外已经成熟的卫星信号模拟器价格非常昂贵，并且由于政治军事等原因，在进口方面受到很大的限制。因而研制高动态多模式卫星导航信号源模拟方法及其装置，极具战略意义。

高动态多模式卫星信号源模拟器是在假定高动态接收机按照设定的运动轨迹移动的情况下，模拟接收机接收到的信号，用来测试接收机的定位性能等。在同一时刻，卫星导航接收机可以观测到多颗卫星，接收机通过接收卫星星历，计算这些卫星到观测点的距离即伪距。进而求解观测点的位置坐标。因此，接收机收到信号的相应状态应该与接收机的伪距测量结果相关。由接收机伪距测量的过程可知，在相同的时刻接收机的伪距测量主要受导航卫星的到达时刻决定、对不同的地理位置、不同的运动状态、不同的观测卫星，接收机接收到的卫星信号的到达时刻不同。因此，模拟器的一大部分工作就是由不同的地理位置和不同状态推算出接收机接收到的卫星信号的时延、衰减和多普勒频移量，并通过控制模块控制信号发生器适时调整产生的信号。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种高动态多模式卫星导航信号源模拟方法及其装置。

高动态多模式卫星导航信号源模拟方法及其装置包括以下步骤：

1)控制模块读取用户对模拟器工作参数，工作参数包括：接收机类型参数、接收机最大速度、加速度、加加速度参数、接收机工作环境参数、系统起始时刻时间协调时时间参数；

2)卫星参数计算模块根据工作参数，计算接收机当前时刻收到的全球卫星定位系统、全球导航卫星系统和北斗二代卫星导航系统三种模式导航系统中可见卫星的状态参数；

3)将卫星信号状态参数载入到卫星信号产生器中，产生实时卫星信号送入导航接收机，得到伪距和定位信息；

4)将伪距和定位信息送入接收机性能分析模块，与可见卫星状态参数值比较，判断接收机的捕获、跟踪和定位性能，并将结果输出给用户；

所述的卫星参数计算模块根据工作参数，计算接收机当前时刻收到的全球卫星定位系统、全球导航卫星系统和北斗二代导航系统三种模式导航系统中可见卫星的状态参数包括以下步骤：

1)初始化模块，将从接收机获得的卫星历书数据和广播星历数据导入存储器中；

2)从存储器读取卫星历书数据，根据历书数据计算卫星粗略轨道位置；

3)计算接收机速度、加速度和加加速度参数计算接收机在三种导航模式坐标系统中的位置坐标；

4)由卫星位置坐标和卫星粗略轨道位置判断卫星仰角，选取仰角大于规定值的卫星进行模拟；