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3.北京北斗星通衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)有限公司
摘 要：介紹了高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的組成，闡述了模擬器的工作原理，給出了在研模擬器的主要技術(shù)指標(biāo)，分析了模擬器研制涉及到的部分關(guān)鍵技術(shù)：高動(dòng)態(tài)信號(hào)的產(chǎn)生與精度控制、電離層延遲誤差模擬、多徑信號(hào)模擬和差分?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生，最后列舉了高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的幾種應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：GPS；C/A碼；模擬器；高動(dòng)態(tài)；應(yīng)用
一、概述
GPS（Global Positioning System）是美國(guó)建立的高精度全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可供陸地、空中和空間用戶(hù)使用。目前GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)有Ｌ１和Ｌ２兩個(gè)載波頻率，Ｌ１載頻上調(diào)制有C/A碼和P碼，Ｌ２載頻上僅調(diào)制有P碼。GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器就是模擬產(chǎn)生GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，為GPS接收機(jī)的研制開(kāi)發(fā)、測(cè)試提供仿真環(huán)境。
利用衛(wèi)星信號(hào)模擬器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)可劃分為３個(gè)階段［１］：
第一階段定義移動(dòng)GPS接收機(jī)的工作環(huán)境；
第二階段根據(jù)移動(dòng)GPS接收機(jī)的工作環(huán)境，由軟件控制信號(hào)模擬器產(chǎn)生相應(yīng)環(huán)境下的GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)，通過(guò)射頻口送GPS接收機(jī)，同時(shí)根據(jù)需要也可產(chǎn)生基準(zhǔn)站的差分信息，供GPS接收機(jī)做差分使用；
第三階段分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)第二階段存儲(chǔ)的衛(wèi)星信號(hào)模擬器數(shù)據(jù)和GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以圖表和數(shù)據(jù)文件的形式提供分析結(jié)果。高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器研制涉及偽碼擴(kuò)頻調(diào)制與載波相位控制等許多高新技術(shù)，難度很大。國(guó)外對(duì)模擬器研制核心技術(shù)都嚴(yán)格保密，公開(kāi)發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)很少。為了防止將信號(hào)模擬器用于軍事目的，國(guó)外進(jìn)口的高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器對(duì)模擬的目標(biāo)類(lèi)型有嚴(yán)格限制，在一定程度上制約了GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的應(yīng)用，不利于高動(dòng)態(tài)GPS設(shè)備的研制。北京航空航天大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，開(kāi)展了高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器研制，攻克了部分技術(shù)難題，為我國(guó)今后在國(guó)防尖端領(lǐng)域拓展GPS應(yīng)用創(chuàng)造了一些條件。由于P碼信號(hào)保密，國(guó)外非授權(quán)用戶(hù)不能使用，因此我們研制的信號(hào)模擬器僅模擬GPS L1頻率C/A碼信號(hào)。本文結(jié)合在研的高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器情況，介紹模擬器的組成、工作原理，分析模擬器研制的關(guān)鍵技術(shù)，最后給出模擬器的一些應(yīng)用。
二、高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器工作原理
1.工作原理
GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器由GPS信號(hào)產(chǎn)生器、計(jì)算機(jī)和仿真控制軟件組成，GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器工作原理見(jiàn)圖1。
GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器就是要產(chǎn)生用戶(hù)天線端收到的可見(jiàn)GPS衛(wèi)星L1頻率C/A碼信號(hào)，這些信號(hào)的表達(dá)式為［２］
式中Ai(t) 表示t時(shí)刻第i顆衛(wèi)星的信號(hào)幅度；
Ci(t) 表示t時(shí)刻第i顆衛(wèi)星發(fā)射的C/A碼信號(hào)；
Di(t) 表示在第i顆衛(wèi)星信號(hào)上調(diào)制的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)；
fi（t)表示第i顆衛(wèi)星的瞬時(shí)載波頻率；
φi(t)表示載波信號(hào)的相位；
τi表示第i顆衛(wèi)星信號(hào)傳播的群延遲。
在模擬器設(shè)計(jì)方案中，首先產(chǎn)生離散的中頻GPS信號(hào)，中頻GPS信號(hào)的采樣率為fs，對(duì)應(yīng)采樣間隔為Ｔs，則在第k個(gè)采樣時(shí)刻，產(chǎn)生的離散中頻GPS信號(hào)為［２］
式中fIFi（kTs）為第k個(gè)采樣時(shí)刻瞬時(shí)GPS中頻信號(hào)頻率，包含多普勒頻率影響。
為了以較低的采樣頻率產(chǎn)生所需的中頻信號(hào)，并降低FPGA（大規(guī)模在線可編程器件）計(jì)算速度要求，對(duì)S(kTs）進(jìn)行4倍零內(nèi)插［３］，即每隔1個(gè)采樣點(diǎn)插入3個(gè)零點(diǎn)，得到新的內(nèi)插信號(hào)Ｓ４（kTs），Ｓ４（kTs)經(jīng)D/A變?yōu)槟M信號(hào)，再由帶通濾波器濾出需要的中頻信號(hào)，通過(guò)上變頻便產(chǎn)生Ｌ１頻率的GPS信號(hào)。衰減器控制模擬器輸出的信號(hào)強(qiáng)度，使輸出信號(hào)電平保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
2.軟件組成
仿真控制軟件是模擬器的核心，模擬器需要的控制參數(shù)由該軟件計(jì)算得到。它主要由以下模塊組成：初始化模塊、自檢模塊、通信控制模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航參數(shù)計(jì)算模塊、電文控制模塊、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算模塊、誤差計(jì)算模塊、天線特性計(jì)算模塊、用戶(hù)輸入與顯示模塊及數(shù)據(jù)分析模塊。
初始化模塊和自檢模塊完成模擬器初始參數(shù)設(shè)置和模擬器硬件的自檢，確保模擬器各個(gè)部分處于正常狀態(tài)。
通信控制模塊完成計(jì)算機(jī)與PCI插卡之間的通信，向信號(hào)產(chǎn)生器發(fā)送導(dǎo)航數(shù)據(jù)和控制命令，接收信號(hào)產(chǎn)生器發(fā)送的狀態(tài)信息。
導(dǎo)航參數(shù)計(jì)算模塊選擇最佳GPS衛(wèi)星，根據(jù)星歷和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)計(jì)算信號(hào)發(fā)射時(shí)刻偽碼的狀態(tài)、載波多普勒頻率、多普勒頻率變化率。衛(wèi)星電文控制模塊自動(dòng)編輯各顆GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，管理電文數(shù)據(jù)中各種數(shù)據(jù)域和特殊標(biāo)志，設(shè)定衛(wèi)星星歷誤差，包括衛(wèi)星徑向、切向和橫向誤差。修改衛(wèi)星電文參數(shù)供接收機(jī)進(jìn)行RAIM檢測(cè)。
誤差計(jì)算模塊計(jì)算星歷誤差、電離層、對(duì)流層折射誤差、多徑效應(yīng)等各種誤差源對(duì)碼相位和載波相位的影響。
載體運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算模塊建有一系列復(fù)雜的載體運(yùn)動(dòng)模型，可生成載體運(yùn)動(dòng)軌跡。按載體類(lèi)型可以分為以下子模塊：衛(wèi)星（飛船）、火箭、飛機(jī)、艦船和汽車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡子模塊。另外，該模塊允許用戶(hù)自定義載體的運(yùn)動(dòng)特性。
GPS接收機(jī)天線增益和相位具有一定的方向性，從不同方位、不同仰角入射的信號(hào)天線的增益和相位是不同的。特別目標(biāo)姿態(tài)變化較大時(shí)，GPS接收天線方向性圖對(duì)信號(hào)的接收及測(cè)量精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。另外，若目標(biāo)周?chē)h(huán)境有遮擋，會(huì)造成部分衛(wèi)星信號(hào)中斷。天線特性計(jì)算模塊考慮這些因素的影響，在方位和俯仰上分別按一定的分辨率，建立天線方向性圖，計(jì)算載體姿態(tài)變化對(duì)GPS信號(hào)接收的影響。
用戶(hù)輸入與顯示模塊擬采用交互式圖形式界面，允許用戶(hù)完成仿真的各種參數(shù)設(shè)置與修改，同時(shí)以動(dòng)畫(huà)方式逼真顯示試驗(yàn)過(guò)程。
數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)仿真軟件產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)和被試GPS接收機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，完成接收機(jī)捕獲時(shí)間、測(cè)量精度等項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)定。
三、衛(wèi)星信號(hào)模擬器主要技術(shù)指標(biāo)
綜合考慮各種條件，確定在研的高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器樣機(jī)技術(shù)指標(biāo)如下：
載波 GPS L1頻率1 575.42 MHz
偽碼 C/A碼
通道數(shù) 12
信號(hào)電平變化范圍 60 dB
偽距精度 ≤80 mm
偽距變化率精度 ≤0.005 m/s
相位增量精度 1.0 mm
最大相對(duì)速度 12 km/s
最大相對(duì)加速度 360 g
最大相對(duì)沖擊 500 g/s
最大角速率 ２π／s
四、關(guān)鍵技術(shù)分析
GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器是一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品，涉及到偽碼調(diào)制、多路信號(hào)合成與幅度控制、誤差特性計(jì)算等，歸納起來(lái)主要有以下幾項(xiàng)：高動(dòng)態(tài)信號(hào)的產(chǎn)生與精度控制；電離層折射誤差模擬；多徑信號(hào)模擬；差分?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生。
下面對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行分析。
1.高動(dòng)態(tài)信號(hào)的產(chǎn)生與精度控制
GPS衛(wèi)星模擬器可以產(chǎn)生從靜態(tài)目標(biāo)到以每秒數(shù)公里高速運(yùn)動(dòng)的飛行器上安裝的接收機(jī)所接收的GPS衛(wèi)星信號(hào)，動(dòng)態(tài)范圍很寬。假設(shè)某載體與衛(wèi)星相對(duì)徑向加速度為1 000 m/s２，相應(yīng)多普勒頻率變化率fdmax＝±５．２５１ kHz/s。如果要保持0.005 m/s偽距變化率精度（相應(yīng)多普勒頻率0.026 Hz），則每次修正頻率的最大步進(jìn)間隔不能超過(guò)0.05 Hz，要求對(duì)fＩＦi（kTs）至少每10 μs修正一次。模擬器作為接收機(jī)精度測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，對(duì)所產(chǎn)生的偽碼延遲和載波頻率的精度要求很高。載體動(dòng)態(tài)越大，碼相位和載波相位改變?cè)娇�，�?dāng)載體受到較大沖擊時(shí)，GPS載波會(huì)產(chǎn)生較劇烈的變化。為滿(mǎn)足精度要求，必須以較高頻率對(duì)模擬器的偽碼和載頻實(shí)施控制，使產(chǎn)生的信號(hào)能夠及時(shí)跟蹤上目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性的變化。
2.電離層延遲誤差模擬
電離層延遲是一項(xiàng)非常重要的誤差源，是影響GPS定位精度的關(guān)鍵因素之一。如何建立精確的電離層延遲誤差模型，真實(shí)地反映目標(biāo)受電離層影響的程度是衛(wèi)星信號(hào)模擬器要解決的難題。
電離層是地球高層大氣的一部分，一般認(rèn)為電離層在離地高度60～2 000 km之間［４］，信號(hào)的電離層延遲主要取決于電離層中的電子濃度，即單位體積內(nèi)所含自由電子的個(gè)數(shù)。電離層延遲誤差為
式中f為信號(hào)頻率；
Ne為電離層的電子濃度；
θＥ電離層特征點(diǎn)處的折射仰角；
hr、hs分別為目標(biāo)和GPS衛(wèi)星的高度；
為信號(hào)傳播路徑上積分電子總含量。對(duì)高度低于60 km的目標(biāo)，單頻GPS接收機(jī)通常利用導(dǎo)航電文發(fā)布的8個(gè)電離層參數(shù)αi、βi(i=0,1,2,3)，通過(guò)簡(jiǎn)化的Bent模型進(jìn)行修正，該模型修正精度能達(dá)到60%左右。衛(wèi)星信號(hào)模擬器采用一組電離層參數(shù)αi、βi(i=0,1,2,3)來(lái)產(chǎn)生電離層延遲誤差，若將該組參數(shù)直接放入導(dǎo)航電文發(fā)布給用戶(hù)，則用戶(hù)可準(zhǔn)確地扣除模擬器加入的電離層延遲誤差，使定位結(jié)果不包含電離層影響，這就不能反映實(shí)際定位情況。因此，需要對(duì)這些參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整方法是，改變電離層垂直延遲幅度系數(shù)αi(i=0,1,2,3)，得到一組新的
，使得在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，利用
計(jì)算的電離層誤差為利用αi、βi(i=0,1,2,3)計(jì)算的電離層誤差的60%左右。對(duì)高度大于60 km的空間飛行器，GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)僅穿越了部分電離層，可以根據(jù)（3）式采用電離層統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算電離層延遲誤差，將目標(biāo)到衛(wèi)星的高度分為n層，則有
通過(guò)查閱資料［４］可得到hj、Nej數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出真實(shí)的電離層延遲誤差。若從電離層底端（h=60 km）開(kāi)始積分，可以得到全部電離層的延遲誤差Δρion總。根據(jù)Δρion總計(jì)算一組αi、βi(i=0,1,2,3)，使得在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，利用αi、βi(i=0,1,2,3)計(jì)算的電離層誤差與Δρion總近似相等。將αi、βi(i=0,1,2,3)放入導(dǎo)航電文，發(fā)送給用戶(hù)。
3.多徑信號(hào)模擬
當(dāng)GPS信號(hào)通過(guò)多條路徑到達(dá)接收機(jī)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)，通常由接收機(jī)附近的反射物引起，因此它與天線周?chē)h(huán)境密切相關(guān)。下面首先分析多徑信號(hào)對(duì)載波相位的影響。
設(shè)GPS接收機(jī)接收的直射信號(hào)為ＳＤ，ＳＤ可以表示為
式中α為衰減系數(shù)；
δφ為相位偏移；
δφ是幾何距離的函數(shù)。
接收機(jī)收到的是直射和反射信號(hào)的疊加信號(hào)，假設(shè)有n路反射信號(hào)，則合成信號(hào)為
式中
多徑信號(hào)對(duì)C/A碼的影響與載波相位的影響相似，但幅度上要高幾個(gè)量級(jí)［５］。
由上式可以看出，要描述每一路反射信號(hào)對(duì)載波相位和偽碼的影響需要4個(gè)參量（碼和載波各2個(gè)），當(dāng)n較大時(shí)，合成信號(hào)的表達(dá)式非常復(fù)雜，要嚴(yán)格模擬多路反射信號(hào)非常困難，只能進(jìn)行定性分析。在各種環(huán)境下為分析多徑效應(yīng)而進(jìn)行的試驗(yàn)較多，通過(guò)搜集大量的試驗(yàn)資料，得到不同環(huán)境下如海洋、湖泊、沙漠、城區(qū)的GPS信號(hào)多徑反射的先驗(yàn)知識(shí)。用信號(hào)模擬器做仿真時(shí)，根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的試驗(yàn)環(huán)境，可大致得到反射體的介質(zhì)特性（介質(zhì)常數(shù)和傳導(dǎo)率），由于信號(hào)的反射幅值與反射面的傳導(dǎo)率有關(guān)［６］，這樣可首先給出多徑效應(yīng)的大致范圍，再由用戶(hù)依據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這樣可以較真實(shí)地模擬多徑效應(yīng)的影響。
4.差分?jǐn)?shù)據(jù)的產(chǎn)生
為了檢驗(yàn)差分GPS測(cè)量精度，要求模擬器能夠輸出差分信息。差分信息有２種產(chǎn)生方案：一種是模擬器根據(jù)基準(zhǔn)站布設(shè)位置，經(jīng)誤差補(bǔ)償后，計(jì)算衛(wèi)星發(fā)信時(shí)刻狀態(tài)，據(jù)此狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的偽碼和載波，將該路信號(hào)送差分接收機(jī)，差分接收機(jī)接收該信號(hào)，得到偽距、偽距變化率，經(jīng)計(jì)算可得到每一顆衛(wèi)星的差分修正量；另一種方法是模擬器根據(jù)基準(zhǔn)站布設(shè)位置，直接計(jì)算星歷誤差、電波折射誤差等對(duì)差分接收機(jī)的影響，得到偽距、偽距變化率差分修正數(shù)據(jù)，然后按標(biāo)準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)據(jù)格式通過(guò)串口送給移動(dòng)GPS接收機(jī)。顯然第二種方案更為簡(jiǎn)單，在研的GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器擬采用該方案。
五、高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的應(yīng)用
GPS衛(wèi)星信號(hào)器是一種高精度的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，功能強(qiáng)大，應(yīng)用非常廣泛，本文列舉高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的幾種用途。
1.產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)檢驗(yàn)接收機(jī)的捕獲性能
箭載、星載GPS接收機(jī)安裝在高速運(yùn)動(dòng)的載體上，載體飛行的速度和加速度都很大，接收機(jī)必須在這種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成信號(hào)的捕獲與跟蹤。星載GPS接收機(jī)，長(zhǎng)期工作在衛(wèi)星上，飛行區(qū)域很大，要頻繁切換所跟蹤的GPS衛(wèi)星。為保證有足夠的衛(wèi)星參與定位，接收機(jī)須很短時(shí)間捕獲新出現(xiàn)的可見(jiàn)衛(wèi)星。這種復(fù)雜的高動(dòng)態(tài)環(huán)境，在地面若不借助高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器很難模擬這種環(huán)境下收到的GPS信號(hào)，也就不能檢驗(yàn)接收機(jī)對(duì)信號(hào)的捕獲和跟蹤情況。
GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器根據(jù)飛行器飛行軌道，調(diào)整模擬器偽碼時(shí)鐘和載頻多普勒頻率，產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)，GPS接收機(jī)接收模擬器信號(hào)，完成信號(hào)的捕獲和跟蹤，從而檢驗(yàn)接收機(jī)的捕獲跟蹤能力。這在高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的研制階段尤其方便，可以通過(guò)反復(fù)利用模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化接收機(jī)環(huán)路參數(shù)，使接收機(jī)的捕獲和跟蹤能力達(dá)到最佳。
2.作為精度比較標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)GPS接收機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度
鑒定一種設(shè)備的測(cè)量精度理論上應(yīng)選用精度高10倍以上的另一種設(shè)備作為比較標(biāo)準(zhǔn)，工程應(yīng)用時(shí)要求雖有降低，但比較標(biāo)準(zhǔn)的精度至少也要比被鑒定設(shè)備精度高3倍。目前，載波相位型GPS接收機(jī)靜態(tài)測(cè)量精度可以達(dá)到毫米級(jí)，動(dòng)態(tài)測(cè)量采用RTK技術(shù)定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。將接收機(jī)放置在由大地測(cè)量部門(mén)建立的精密基線上，可以檢驗(yàn)接收機(jī)的靜態(tài)測(cè)量精度。但對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量精度，目前還沒(méi)有測(cè)量設(shè)備精度達(dá)到鑒定GPS接收機(jī)測(cè)量精度的要求，對(duì)GPS接收機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)量精度的鑒定還是一個(gè)難題。退一步講，即使能找到一種比較標(biāo)準(zhǔn)鑒定接收機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度，進(jìn)行一次試驗(yàn)將耗費(fèi)大量人力和物力。
由于衛(wèi)星信號(hào)模擬器可以根據(jù)目標(biāo)飛行的軌跡產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)態(tài)的GPS信號(hào)，任何時(shí)刻目標(biāo)位置和速度、目標(biāo)到各星的距離、距離變化率是精確已知的。接收機(jī)測(cè)量得到的目標(biāo)軌跡與設(shè)定的目標(biāo)軌跡進(jìn)行比較，可以檢驗(yàn)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度。同時(shí)各個(gè)時(shí)刻接收機(jī)測(cè)量的衛(wèi)星偽距、偽距變化率與其理論值比較，可以得到接收機(jī)測(cè)量元素的精度。可見(jiàn)，利用GPS衛(wèi)星信號(hào)器鑒定GPS設(shè)備的測(cè)量精度是一條可以借鑒的途徑，能節(jié)省大量試驗(yàn)費(fèi)用。
3.產(chǎn)生特定的GPS信號(hào)驗(yàn)證測(cè)量方案的可行性
利用GPS測(cè)量目標(biāo)，要求天線能夠通視GPS衛(wèi)星。在飛行器運(yùn)動(dòng)時(shí)若姿態(tài)有較大變化，則可導(dǎo)致信號(hào)中斷，引起接收機(jī)失鎖。為保證測(cè)量的連續(xù)性，需要使用2個(gè)或多個(gè)天線同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，各天線信號(hào)送相加器進(jìn)行射頻合成后送GPS接收機(jī)接收，見(jiàn)圖2。這雖然有利于天線對(duì)GPS衛(wèi)星有較好覆蓋，但會(huì)產(chǎn)生因兩天線之間的干涉造成信號(hào)質(zhì)量下降問(wèn)題。天線干涉區(qū)與2個(gè)天線的相對(duì)安裝位置、衛(wèi)星位置、載體姿態(tài)、天線方向性圖等因素有關(guān)，直接進(jìn)行理論分析比較困難。利用GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器，可根據(jù)飛行器飛行軌道和2個(gè)天線的相對(duì)位置，產(chǎn)生2個(gè)天線合成輸出的GPS信號(hào)。不斷改變兩天線安裝相對(duì)位置參數(shù)，觀察接收機(jī)的工作情況，為選擇最有利的天線安裝位置提供參考。
六、結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的工作原理，提出了模擬器研制涉及的部分關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行了相應(yīng)分析。當(dāng)然，模擬器作為一種高技術(shù)產(chǎn)品，還有許多技術(shù)難題需要我們進(jìn)一步研究和解決。模擬器的研制將為GPS設(shè)備開(kāi)發(fā)提供有利支持，進(jìn)一步推動(dòng)GPS的廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成并投入運(yùn)營(yíng)，需要對(duì)“北斗”衛(wèi)星動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行仿真，以便為“北斗”接收機(jī)研制提供測(cè)試環(huán)境，GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬技術(shù)可直接應(yīng)用于 “北斗”衛(wèi)星信號(hào)仿真，為“北斗”衛(wèi)星信號(hào)模擬器研制奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
［１］Billing I C. STR4760 Multi-Channel GPS/SBAS Simulator Product Specification［Ｓ］.SPRIRENT Communications,December 2000.
［２］Lt Phillip M Corbell,etc. Design and Analysis of a Matlab Based Digitized IF GPS Signal Simulator and a Simulink Based Configurable GPS Receiver［Ａ］. IONGPS 2000［Ｃ］．ＵＴ:Salt Lake,Sept.2000.19～２２．
［３］楊小牛，樓才義，徐建良. 軟件無(wú)線電原理與應(yīng)用［Ｍ］.北京：電子工業(yè)出版社，2001．
［４］黃捷. 電波大氣折射誤差修正［Ｍ］. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999．
［５］John F R. Development of a Method for Kinematic GPS Carrier-Phase Ambiguity Resolution Using Multiple Reference Receivers［Ｄ］.ＣＡ：The University of CALGARY,May 1998.
［６］方群，袁建平，鄭鄂. 衛(wèi)星定位導(dǎo)航基礎(chǔ)［Ｍ］. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999．
摘自 電訊技術(shù)
