[发明专利]GPS模拟器与接收机闭环测试方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及GPS卫星导航领域，具体涉及一种GPS模拟器与接收机闭环测试方法及系统。

背景技术

美国的GPS(全球定位系统)是当前卫星导航系统的标杆，GPS定位具有全天候、精度高等特点，在世界上各个国家的军民用领域都有非常广泛的应用。现在的GPS接收机发展速度很快，无论是体积、功耗、灵敏度、精度等指标比十年前都有了很大提升。除了接收机本身的技术发展外，GPS系统建设上也在不断更新换代。未来的GPS卫星将具有更高的时间基准、更高的功率、更优化的信号体制，为用户提供更为优质的服务。

在GPS导航系统发展中，GPS系统建设和GPS接收机的发展是相互影响的，尤其是接收机的研制开发中，需要分别考虑到各种观测量、各种误差源的影响，并分别采取对应的措施，以期获得更高的测量精度。在GPS接收机研发、测试中，主要测定接收机的测量精度、信号接收灵敏度，以提高接收机的适用性。还要考虑接收机在弹载等复杂环境下的定位可用性。为方便地在实验室静态环境下实现这些测试，根据相对运动原理，不必把接收机放在导弹、星船等空间设备上，只需要模拟器模拟出接收机在这些轨迹下所接收到的导航卫星信号，在室内对静止接收机测试，接收机的定位结果就是模拟器所预先设定的轨迹，可以方便测试接收机在高空、高速运动条件下的定位效果，这样节约了接收机的测试成本。根据这样的应用需求，GPS模拟器运算发展起来。

GPS卫星信号模拟器就是模拟产生GPS卫星导航信号，为GPS接收机的研制开发、测试提供仿真环境，它是卫星导航系统和接收机(尤其是高动态接收机)研制的重要测试仪器。GPS信号模拟器所模拟的仿真环境环境越逼真，对于GPS接收机的性能测定则越为准确。但一般情况下，接收机对模拟器的信号测量是独立的，测量时间基准与模拟器无关。这样接收机的各种观测量精度无法精确测量，比如常用的伪距观测量，一般模拟器难以客观评价接收机的伪距测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种GPS模拟器与接收机闭环测试方法及系统，它能够能把接收机和模拟器统一到一个时间基准上，并且对信号的观测实现闭环测试，从而可更为精确评估接收机的各个环节的技术以及算法的优劣，反过来也可以评价模拟器的信号模拟精度，并为导航系统的建设提供评价机制。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

本发明一种哦GPS模拟器与接收机闭环测试方法，包括如下步骤：

①GPS模拟器根据用户需求，设定所模拟的GPS接收机运动轨迹；根据预设星历参数，编码为导航电文；根据用户设定仿真时刻的运动轨迹和卫星位置信息，预测GPS卫星是否可见；

②GPS模拟器在每个同步脉冲时刻，对于每颗可见星，根据用户位置和卫星位置计算相应仿真时刻的信号载波相位、伪码相位和信号频率；

③GPS模拟器把可见星分配到相应的信号生成通道；根据步骤②计算的参数，设定每个卫星的初始载波相位、码相位和导航电文相位，再根据频率信息生成相应的载波、码和电文信号，并完成三者的扩频、调制，得到中频GPS模拟信号；

④GPS模拟器的射频模块将步骤③的中频GPS模拟信号上变频到GPS的标准射频频率，并输出给GPS接收机；

⑤同时，GPS模拟器将步骤②的同步脉冲信号，以及计算的信号载波相位、伪码相位信息和卫星位置输出给GPS接收机；

⑥GPS接收机在同步脉冲控制下，采集GPS模拟器发射的射频信号，进行传统的信号捕获跟踪、伪距测量和星历解码，再完成定位解算；

⑦同时，GPS接收机接收来自GPS模拟器发射的信号载波相位、伪码相位信息和卫星位置，直接进行定位解算；

⑧GPS接收机将步骤⑥和步骤⑦步所得的两种定位结果都反馈给GPS模拟器，通过对比两种定位结果即可检测出GPS接收机的定位解算效果和/或GPS模拟器的信号模拟精度。

上述方法中，所述同步脉冲为毫秒级。

上述方法中，所述同步脉冲为1毫秒。