[发明专利]一种卫星导航信号模拟装置及方法

说明书

本发明公开一种卫星导航信号模拟装置及方法，涉及卫星导航技术领域，在由数字信号产生模块和射频信号产生模块构成的硬件平台上，通过软件实现不同需求的卫星导航信号的模拟，以提高卫星导航信号模拟器的实时性、高动态性、可靠性和复用性，同时降低结构复杂性、缩短开发周期。所述卫星导航信号模拟装置包括：数字信号产生模块，用于生成数字信号；射频信号产生模块，用于将数字信号转换为射频信号；其中，数字信号产生模块包括数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元。本发明还提供一种卫星导航信号模拟方法。

技术领域

本发明涉及卫星导航信号模拟技术领域，尤其涉及一种卫星导航信号模拟装置及方法。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)以其全球、全天候、连续和高精度的特点成为了重要的空间基础设施, 目前已经广泛应用于陆地、海洋、航空航天等领域。随着美国全球定位系统(GPS)的现代化、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)的完善、欧盟伽利略系统(GALILEO)的发展以及中国北斗系统(BDS)的建立,GNSS 在各个领域的应用将会越来越广泛。

全球卫星导航系统通常由三部分组成：空间卫星部分、地面运控部分和用户部分。空间卫星部分主要是指在空间中运行的导航卫星，一般根据卫星轨道高度不同将之分为地球同步轨道卫星(GEO)、地球中轨道卫星(MEO)和倾斜同步轨道卫星(IGSO)等。空间卫星部分用于接收地面注入的各类控制指令，并向用户播发导航信号和数据电文。地面运控部分主要包括分布在各地的主控站、监控站和注入站等，地面运控部分用于对空间卫星的跟踪控制，包括控制指令注入、更新卫星时钟校正量以及星历信息等。用户部分则是指各种军用和民用的用户信号接收终端设备，用于接收导航信号和数据电文等，并根据各自不同的需求实现定位、导航和授时等功能。

例如当测试火箭、炮弹等一些高速运动载体中的接收机在高动态、复杂天气环境等因素下能否精确捕获、跟踪卫星信号以及能否快速正确处理得到的数据，这些都需要大量、重复的实验作依托。由于大自然复杂环境无法复现，以及实际测试中大量的人力、物力的浪费等因素。卫星信号模拟器能够模拟全球任意坐标和时间下用户的运动状态，以及当前状态下太空中可见卫星的工作状态，实时模拟卫星信号经过各种复杂环境下的信号状态。实验者可以在实验室重复测试接收机在各种复杂高速环境下的定位情况，对得到的数据进行定性和定量分析，实现对接收机定位精度的进一步优化。

传统的卫星信号模拟器一般包括上位机、基带板和上变频模块。其中，上位机设置在用户终端，上位机可以通过串口向基带板发送数据指令，同时还可以通过串口接收基带板传输过来的信息。基带板接收上位机发送的数据指令，如场景文件后，利用基带板上的模型对数据指令中相应的参数进行计算，可以生成卫星导航数字中频信号，进一步地利用基带板上的D/A模型完成数模转换。上变频模块将上述卫星导航数字中频信号与本振信号进行混频，生成射频信号。其中，本振信号指的是基带板自身晶振器件经调控后输出的特定频率的脉冲信号。

传统的卫星信号模拟器所包括的上位机控制部分、基带板和上变频模块的功能需要不同的器件实现。卫星信号模拟器的整体性能由各个器件的性能决定。卫星信号模拟器的实时性、高动态性以及多频点实现存在困难，而且由各个器件构成的卫星模拟器的结构复杂、可靠性低。再者，器件的开发周期长，而且复用性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星导航信号模拟装置及方法，在由数字信号产生模块和射频信号产生模块构成的硬件平台上，通过软件实现不同需求的卫星导航信号的模拟，以提高卫星导航信号模拟器的实时性、高动态性、可靠性和复用性，同时降低结构复杂性、缩短开发周期。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种卫星导航信号模拟装置，用于为卫星导航信号接收装置产生卫星导航模拟信号，该卫星导航信号模拟装置包括：

数字信号产生模块，用于生成数字信号；

射频信号产生模块，用于将数字信号转换为射频信号；