GNSS 模擬器的硬件架構(gòu)是其功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。重心硬件包括信號(hào)生成板卡，它集成了高精度的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。DSP 負(fù)責(zé)復(fù)雜的信號(hào)運(yùn)算，依據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)、時(shí)間信息等生成精確的數(shù)字信號(hào)；FPGA 則用于靈活配置信號(hào)生成流程，實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)處理與信號(hào)調(diào)制。射頻模塊也是關(guān)鍵部分，它將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波等處理，確保模擬信號(hào)能以合適的功率和質(zhì)量輸出。此外，模擬器還配備了高精度的時(shí)鐘源，如原子鐘或銣鐘，為信號(hào)生成提供精細(xì)的時(shí)間基準(zhǔn)，保證不同衛(wèi)星信號(hào)間的時(shí)間同步精度，這對(duì)于模擬多衛(wèi)星系統(tǒng)協(xié)同工作場景至關(guān)重要。存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)大量的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)、信號(hào)特征庫等信息，以便快速調(diào)用生成各類模擬信號(hào)。GNSS 衛(wèi)星模擬器模擬衛(wèi)星組網(wǎng)，研究衛(wèi)星間通信機(jī)制。北斗GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器廠家

GNSS 模擬器對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的模擬極為精細(xì)。在模擬信號(hào)頻率方面，需精細(xì)匹配不同衛(wèi)星系統(tǒng)的載波頻率，像 GPS 的 L1、L2 頻段，北斗的 B1、B2 等頻段，微小的頻率偏差都會(huì)影響接收機(jī)測試結(jié)果。調(diào)制方式也至關(guān)重要，除常見的二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）調(diào)制用于生成導(dǎo)航電文外，針對(duì)不同衛(wèi)星信號(hào)特點(diǎn)，還會(huì)采用諸如正交相移鍵控（QPSK）等復(fù)雜調(diào)制。信號(hào)的幅度模擬同樣關(guān)鍵，要依據(jù)衛(wèi)星與接收機(jī)的距離、信號(hào)傳播損耗等因素，精確設(shè)定模擬信號(hào)幅度，以反映真實(shí)場景中信號(hào)的強(qiáng)弱變化。此外，對(duì)信號(hào)噪聲的模擬也不可或缺，通過添加高斯白噪聲等方式，模擬實(shí)際環(huán)境中信號(hào)受噪聲干擾的情況，讓接收機(jī)測試環(huán)境更貼合現(xiàn)實(shí)。便攜式GPS模擬器GPS 衛(wèi)星信號(hào)模擬器模擬衛(wèi)星仰角變化，分析信號(hào)接收差異。

軟件算法在 GNSS 模擬器中起著智能重心的作用。軌道預(yù)測算法根據(jù)衛(wèi)星的開普勒軌道參數(shù)以及攝動(dòng)模型，精確計(jì)算衛(wèi)星在不同時(shí)刻的位置和速度，為信號(hào)生成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。信號(hào)調(diào)制算法將導(dǎo)航電文、偽隨機(jī)碼等信息按照特定的調(diào)制方式加載到載波上，生成符合衛(wèi)星信號(hào)特征的模擬信號(hào)。誤差模擬算法用于模擬信號(hào)傳播過程中的各種誤差，如電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差、多路徑誤差等，通過數(shù)學(xué)模型精確計(jì)算并疊加到模擬信號(hào)中，以真實(shí)反映實(shí)際環(huán)境對(duì)信號(hào)的影響。數(shù)據(jù)融合算法在與其他設(shè)備協(xié)同工作時(shí)發(fā)揮重要作用，例如將模擬器生成的衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)與慣性測量單元的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，輸出綜合的導(dǎo)航信息，為測試接收機(jī)的組合導(dǎo)航性能提供數(shù)據(jù)支持。

信號(hào)生成基礎(chǔ)：GNSS 信號(hào)模擬器首要任務(wù)是生成基礎(chǔ)信號(hào)。它基于精確的數(shù)學(xué)算法，模擬衛(wèi)星在太空中的運(yùn)動(dòng)軌跡。以 GPS 系統(tǒng)為例，依據(jù)開普勒定律等軌道力學(xué)知識(shí)，計(jì)算出衛(wèi)星在不同時(shí)刻的精確位置。同時(shí)，內(nèi)置高精度時(shí)鐘模型，模擬衛(wèi)星攜帶的原子鐘信號(hào)。通過這些復(fù)雜的運(yùn)算，得到每個(gè)衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)噪聲（PRN）碼序列起始點(diǎn)。這些 PRN 碼如同衛(wèi)星的獨(dú)特 “指紋”，每個(gè)衛(wèi)星都有專屬序列。將衛(wèi)星位置信息、時(shí)鐘信息與 PRN 碼信息相結(jié)合，利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）生成較初的數(shù)字基帶信號(hào)，為后續(xù)模擬真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)奠定基礎(chǔ)。GNSS 發(fā)生器能定制信號(hào)參數(shù)，滿足特殊應(yīng)用的信號(hào)要求。

信號(hào)傳播模型構(gòu)建：為了模擬信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)的真實(shí)傳播過程，GNSS 信號(hào)模擬器構(gòu)建了復(fù)雜的傳播模型。它考慮了多種影響信號(hào)傳播的因素，如電離層延遲。由于電離層中的自由電子會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生折射，導(dǎo)致信號(hào)傳播路徑變長，模擬器通過特定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)太陽活動(dòng)、時(shí)間、地理位置等參數(shù)計(jì)算電離層延遲量，并相應(yīng)地調(diào)整信號(hào)傳播時(shí)間。還有對(duì)流層延遲，它受大氣溫度、濕度和壓力等影響，模擬器利用經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)來模擬對(duì)流層延遲對(duì)信號(hào)的影響。此外，還考慮了多徑效應(yīng)，模擬信號(hào)在建筑物、地形等物體表面反射后，多條路徑信號(hào)疊加對(duì)接收信號(hào)的干擾。GNSS 衛(wèi)星信號(hào)模擬器調(diào)整信號(hào)相位，模擬信號(hào)干擾情況。LABSAT 3GPS仿真模擬器

GPS 信號(hào)模擬器生成弱信號(hào)，測試接收機(jī)靈敏度。北斗GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器廠家

信號(hào)輸出與校準(zhǔn)環(huán)節(jié)：經(jīng)過一系列復(fù)雜模擬過程生成的 GNSS 信號(hào)，較終要通過特定接口輸出給接收機(jī)。模擬器配備多種輸出接口，如射頻輸出接口，直接輸出模擬的射頻信號(hào)，可連接到接收機(jī)的天線接口。在輸出信號(hào)之前，需要進(jìn)行校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)過程利用高精度的參考信號(hào)源，對(duì)模擬器生成信號(hào)的頻率、幅度、相位等參數(shù)進(jìn)行精確測量和調(diào)整。例如，通過與原子鐘參考源對(duì)比，校準(zhǔn)信號(hào)的頻率準(zhǔn)確性；通過功率計(jì)測量，校準(zhǔn)信號(hào)的幅度精度。確保輸出的 GNSS 信號(hào)在各個(gè)參數(shù)上都符合高精度的標(biāo)準(zhǔn)，以提供可靠的測試信號(hào)給 GNSS 接收機(jī)，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。北斗GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器廠家