信號生成基礎:GNSS 信號模擬器首要任務是生成基礎信號。它基于精確的數學算法,模擬衛星在太空中的運動軌跡。以 GPS 系統為例,依據開普勒定律等軌道力學知識,計算出衛星在不同時刻的精確位置。同時,內置高精度時鐘模型,模擬衛星攜帶的原子鐘信號。通過這些復雜的運算,得到每個衛星對應的偽隨機噪聲(PRN)碼序列起始點。這些 PRN 碼如同衛星的獨特 “指紋”,每個衛星都有專屬序列。將衛星位置信息、時鐘信息與 PRN 碼信息相結合,利用數字信號處理器(DSP)生成較初的數字基帶信號,為后續模擬真實衛星信號奠定基礎。GPS 衛星信號模擬器模擬衛星仰角變化,分析信號接收差異。北斗GNSS接收器錄制回放
在多系統協同工作的趨勢下,GNSS 模擬器具備良好的系統兼容性。它能同時模擬多個衛星系統的信號,如 GPS、北斗、GLONASS 和 Galileo 等,并且可根據用戶需求,靈活設置各衛星系統信號的比例與組合方式。在模擬過程中,能有效處理不同衛星系統間的時間同步問題,通過內部的時間轉換機制,確保不同系統信號在時間上精細匹配,真實模擬多衛星系統聯合定位的場景,為支持多系統融合的 GNSS 接收機研發與測試提供了有力工具,適應全球衛星導航系統多元化發展的需求。欺騙干擾gnss射頻模擬器GPS 模擬器模擬城市峽谷環境,測試定位設備信號穿透能力。
航空航天領域對導航精度和可靠性要求極高,GNSS 模擬器在此發揮著關鍵作用。在飛機導航系統的研發與測試過程中,模擬器模擬飛機在起飛、巡航、降落等不同飛行階段所接收的衛星信號。例如,模擬飛機在進近降落階段,受機場周邊地形、建筑物影響的信號變化情況,以此測試飛機導航系統能否精細引導飛機安全著陸。對于衛星發射任務,在衛星發射前的地面測試階段,GNSS 模擬器模擬衛星在軌道上可能接收到的各類 GNSS 信號,對衛星的導航定位模塊進行多方面測試,確保衛星進入太空后,能夠利用 GNSS 信號準確確定軌道和姿態,為航天任務的順利實施提供保障。
按用途劃分,消費級 GNSS 接收器普遍應用于智能手機、車載導航儀等設備。這類接收器成本較低,定位精度一般在 5 - 10 米,能滿足日常出行導航需求。專業級接收器常用于測繪、地質勘探等領域,其定位精度可達厘米級甚至毫米級,配備高性能天線與信號處理芯片,可在復雜環境下穩定工作。從接收信號類型看,單頻接收器接收單一頻率信號,成本低但受電離層影響大;雙頻或多頻接收器能接收多個頻率信號,通過對比不同頻率信號的傳播延遲,有效校正電離層誤差,提高定位精度,常用于對精度要求嚴苛的應用場景。GPS 衛星信號模擬器模擬不同衛星系統信號融合,測試兼容性。
軟件定義 GNSS 模擬器主要依靠計算機軟件來生成 GNSS 信號。通過編寫復雜的算法,在計算機上模擬衛星軌道、信號調制、傳播延遲等過程,然后利用數模轉換設備將數字信號轉換為模擬信號輸出。這種模擬器靈活性高,易于升級和修改模擬算法,適合科研機構進行新型信號體制研究或算法開發。硬件加速 GNSS 模擬器則采用特用的硬件芯片或電路來生成信號。這些硬件經過優化設計,能快速處理大量信號計算任務,提高信號生成的速度與精度,適用于對信號實時性要求高的應用場景,如工業自動化中的實時定位系統測試。GPS 模擬器模擬隧道內信號,測試定位設備適應性。LABSAT 3gnss衛星信號模擬器錄制回放
GPS 信號模擬器添加噪聲干擾,測試接收機抗噪性能。北斗GNSS接收器錄制回放
應急救援爭分奪秒,準確的定位至關重要,GNSS 模擬器在這方面發揮著積極作用。在地震、洪水等自然災害發生后,救援人員需快速定位受災大眾位置。GNSS 模擬器可模擬災害現場復雜的信號環境,如地震后的城市廢墟中,因建筑物倒塌導致的信號嚴重遮擋與干擾情況,訓練救援人員使用定位設備在惡劣環境下準確獲取位置信息。同時,在制定救援方案時,利用模擬器模擬不同救援路線上的衛星信號狀況,幫助救援團隊選擇信號穩定、定位準確的路線,提高救援效率,為挽救生命贏得寶貴時間。北斗GNSS接收器錄制回放