卫星导航信号模拟器在海军工程大学的使用案例
卫星信号模拟器测试高动态GPS精度方法研究
6DIGITCWDI G I T C W技术 研究Technology Study2018.041 引言GNSS 系统以其全球性、全天候、高精度、高可靠性等特点广泛应用于军事、经济、科研和社会生活方方面面。
高动态GPS 定位精度的评定方法因真值难以获得，搭载试验成本高昂等因素制约而无法获得，是急需解决的难点问题，卫星信号模拟器是一种卫星导航测试领域公认的GNSS 性能测试和精度鉴定工具，具备GNSS 定位终端精度评定能力，通过构建测试场景，对被试设备进行精度评定，评定结果并与外场试验结果对比验证，验证卫星信号模拟器方法的科学性和有效性，为高动态GPS 定位精度评定提供一种新的方法。
2 火箭撬搭载试验火箭撬试验是将被试设备安装在火箭滑车撬体上，通过火箭发动机对火箭滑车撬体进行推进，模拟载体实际运行时大过载力学环境下的工作特性，考核撬体上被试设备功能。
[5]火箭撬搭载试验的试验场地隶属某航空救生装备有限公司。
火箭撬滑轨全长6.1千米，直线精度0.2毫米以内，最大承重4吨，最大速度为2.8马赫。
试验测试的高动态GPS 接收机由高动态OEM 板卡（单频L1；最大加速度30g ；最大速度不受限制；数据更新率20Hz ）、MP1270单频航空型GPS 天线，2G 容量数据记录器及12V/4Ah 锂电池组成。
搭载试验共进行两次（第一次2015年7月31日上午10时进行；第二次2015年8月1日上午9时45分进行）。
被试GPS 天线相位中心相对于火箭滑车霍尔器件的位置经测量为长2.4米，宽0.14米，高1.95米。
数据处理时通过坐标转换将天线相位中心点与真值点进行归化解算。
基准点位置坐标为（WGS-84坐标系）：LAT ：32°24′03.3136″N ；LON ：112°08′10.6731″E ；H ：117.716m 。
经过对被试GPS 接收机测量数据与真值数据卫星信号模拟器测试高动态GPS精度方法研究孟 巍（中国人民解放军92941部队43分队，葫芦岛 125001）摘要：GPS接收机高动态下的定位精度评定方法因真值难以获得，搭载试验成本高昂等因素制约而无法广泛应用。
导航卫星信号仿真测试装置设计与实现
导航卫星信号仿真测试装置设计与实现随着全球定位系统（GPS）的普及和应用，导航卫星信号仿真测试装置在定位导航领域发挥着至关重要的作用。
本文将介绍导航卫星信号仿真测试装置的设计与实现，以满足仿真和测试的需求。
一、引言导航卫星信号仿真测试装置是一种用于产生和发射卫星信号的设备，它能够对接收器和导航系统进行测试，验证其性能和功能。
通过这种仿真测试装置，可以模拟不同卫星信号的场景，包括不同的卫星位置、信号强度和多路径效应等。
二、设计与实现1. 系统架构设计导航卫星信号仿真测试装置的核心是模拟导航卫星的信号。
其系统架构包括：信号生成模块、信号处理模块和信号发射模块。
信号生成模块负责生成不同频率、功率和调制方式的导航卫星信号。
生成模块通常由数字信号处理器（DSP）、信号发生器和数字模拟转换器等组成。
信号处理模块用于处理生成的导航卫星信号，包括滤波器、时钟同步器和相位锁定环等。
这些模块能够提高信号的质量和可靠性，确保正确地模拟导航卫星信号。
信号发射模块将处理后的导航卫星信号发送到接收设备。
它通常由一套射频发生器、功率放大器和天线等组成。
2. 关键技术选择与实现导航卫星信号仿真测试装置的关键技术包括信号生成、信号处理和信号发射。
信号生成需要通过数字信号处理器（DSP）实现。
DSP能够根据卫星的导航数据和频率分配，生成复杂的导航信号。
同时，信号生成模块还需要合适的信号发生器和数字模拟转换器，以生成高精度的模拟信号。
信号处理模块需要使用滤波器、时钟同步器和相位锁定环等技术。
滤波器可用于抑制干扰信号和杂散频率，提高信号的纯度。
时钟同步器和相位锁定环则可以保证信号的稳定性和相位精度。
信号发射模块需要使用射频发生器和功率放大器，以及相应的天线系统。
射频发生器能够将处理后的导航信号转换为射频信号，功率放大器则能够增加信号的发射功率，天线系统则将射频信号辐射到空间。
3. 仿真场景和性能验证导航卫星信号仿真测试装置需要提供真实的场景和多样化的测试环境。
卫星导航技术在海军军事作战中的应用研究
卫星导航技术在海军军事作战中的应用研究卫星导航技术是指利用卫星与地面接收机相互连接，将地球上的位置信息精确地定位出来的技术。
这项技术在海军军事作战中的应用备受重视，已经成为海军战术指挥的重要手段。
一、卫星导航技术的基本原理卫星导航技术是通过GPS、GLONASS、北斗等卫星系统的信号来确定接收机的位置，从而达到精准导航的目的。
其工作原理可简介概括为“三角定位”：将用于定位的卫星视为三个定位源，接收机收到这三个定位源的信号后，通过测量信号的到达时间等参数，可以计算出接收机的位置。
二、卫星导航技术在海军战争中的应用1.舰船导航卫星导航系统提供的位置信息高精度、高可靠，能够准确地指示舰船的位置、速度、方向等信息，帮助舰船实现精准导航、避免碰撞，有利于提高舰船的航海安全。
2.海上作战卫星导航技术可以为海上作战提供精准、实时的定位服务，为士兵提供高精度的目标指示，提高射击精度，有利于降低误伤率，增强海上作战的成效。
3.海岸防御卫星导航技术还可以帮助海岸防御部门实现对舰艇的信息跟踪和定位。
通过对输入的卫星导航信号进行处理，可以实时获取舰艇的动态信息、位置信息等，有利于海岸防御部门实时掌握海域信息，加强海洋安全管理。
4.情报侦察卫星导航技术还可以帮助情报侦察部门获取目标关键信息，例如目标位置、速度、变向等。
基于卫星导航技术的定位信息，可以更加准确地获取关键侦察信息，有利于情报侦察部门实现对目标的有效监测和追踪。
三、卫星导航技术发展的趋势卫星导航技术正处于快速发展的阶段，未来有望更广泛地应用于海军军事作战领域。
随着技术的不断进步，卫星导航系统不仅可以提供更加精准的位置定位，还可以结合其他技术，实现更加高端的海军军事作战模式，例如无人航行系统、智能感知与控制等。
四、卫星导航技术应用带来的挑战卫星导航技术的应用也带来了一些挑战，例如对卫星通信的稳定性、卫星信号加密与解密、反制措施等方面提出了更高的要求。
为了更好地应对这些挑战，海军需要加强对卫星导航技术的研究和应用，深入探讨其应用场景，以精准的技术支持更加高效的海军作战指挥。
基于RTKLIB 软件的“卫星导航原理及应用”课程教学实践
一、引言卫星导航系统不仅是国家安全和经济的基础设施，也是体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。
卫星导航为民用领域带来巨大的经济效益。
当今社会，卫星导航已成为经济发展的强大发动机，全球导航卫星系统已成为重要的基础。
军事应用历来是卫星导航的重要领域。
卫星导航可为各种军事运载体导航，已成为武装力量的支撑系统和倍增器。
当今世界正面临一场新军事革命，卫星导航系统作为一个功能强大的军事传感器，已经成为天战、远程作战、导弹战、电子战、信息战及导航战的重要武器[１]。
“卫星导航原理及应用”是我校导航工程专业学历教育的核心课程，该课程是导航工程专业学员学习卫星导航知识与导航学科其他相关知识的基础[２]。
鉴于卫星导航系统具有较强的民用价值和军事意义，该课程被大学列为导航工程专业必修课程和其他专业选修课程[３]。
该课程主要讲授卫星导航系统的发展和应用、卫星导航常用坐标与时间系统、卫星轨道理论、卫星导航系统组成、定位原理、定位性能、全球卫星导航系统、卫星导航增强系统及卫星导航新技术与展望等内容[４，５]。
由于涉及导航电文、观测数据、星历、钟差、卫星可见性、精度因子、信噪比、多路径、截止高度角等许多复杂抽象的概念和实时定位解算、后处理分析、可视化分析等大量枯燥烦琐的数学推导，传统上仅依赖于教员课堂语言描述结合板书的教学方法，不仅讲授难度较大，而且由于不能直观展示卫星导航系统运行情况，对学员的空间想象能力要求较高，常常造成学员理解上的困难，甚至使其产生厌烦情绪，教学效果不佳。
计算机技术和数据分析处理软件因其便捷性与生动性，近年来在专业课程教学中得到了广泛应用[６-８]。
为了丰富教学手段，近年来课程组将开源程序包RTKLIB （Open Source Program Package ）软件引入“卫星导航原理及应用”课程教学中，制作了许多形象生动的图像，把适合动态演示的内基于RTKLIB 软件的“卫星导航原理及应用”课程教学实践余德荧a ，李厚朴b ，程海军c ，纪兵a（海军工程大学a.导航工程教研室；b.控制工程教研室；c.教务处，湖北武汉430033）［摘要］“卫星导航原理及应用”是海军工程大学导航工程专业学历教育的核心课程，该课程是导航工程专业学员学习卫星导航知识与导航学科其他相关知识的基础。
《卫星信号模拟器导航电文的仿真分析与验证》范文
《卫星信号模拟器导航电文的仿真分析与验证》篇一一、引言随着现代科技的发展，卫星导航系统在军事、民用等领域的应用越来越广泛。
为了对卫星导航接收器进行性能测试、开发或教学培训，卫星信号模拟器成为一种重要工具。
本文以卫星信号模拟器为背景，针对其导航电文的仿真分析与验证进行深入研究。
二、仿真环境与模型构建1. 仿真环境本仿真环境以卫星信号传输、接收与处理过程为基础，主要包含信号发射、传输、干扰和接收四个模块。
通过构建逼真的卫星环境，实现对卫星信号的模拟。
2. 模型构建在模型构建中，主要涉及导航电文的生成与传输。
导航电文包含卫星的基本信息，如位置、速度、时间等，是接收机定位解算的重要依据。
通过构建合理的电文结构，确保仿真过程中导航电文的准确性。
三、导航电文仿真分析1. 仿真流程在仿真过程中，首先生成导航电文，然后将其与卫星信号进行绑定，最后模拟卫星信号的传输过程。
在传输过程中，需要考虑信号的衰减、多径效应、噪声干扰等因素。
2. 仿真结果分析通过仿真分析，可以得到不同条件下的卫星信号特性。
例如，在不同信噪比下，卫星信号的传输性能；在不同传播路径下，信号的衰减情况等。
这些数据为后续的验证提供了基础。
四、导航电文验证方法1. 实际接收机测试将仿真生成的卫星信号输入到实际接收机中，观察接收机的性能表现。
通过对比接收机的输出结果与仿真结果，验证导航电文的准确性。
2. 误差分析通过分析仿真结果与实际接收结果的误差，可以对导航电文的准确性和可靠性进行评估。
误差分析包括随机误差和系统误差两种，需要对不同来源的误差进行定量分析。
五、验证结果与讨论1. 验证结果通过实际接收机测试和误差分析，验证了仿真生成的导航电文的准确性。
结果表明，在一定的信噪比和传播条件下，仿真生成的卫星信号能够被接收机正确接收和解析。
2. 讨论在验证过程中，我们发现了一些影响卫星信号传输的因素，如信号衰减、多径效应和噪声干扰等。
这些因素对卫星信号的传输性能有一定影响，需要在后续的仿真和验证中进行充分考虑。
《2024年卫星信号模拟器导航电文的仿真分析与验证》范文
《卫星信号模拟器导航电文的仿真分析与验证》篇一一、引言随着现代科技的发展，卫星导航系统在军事、民用等领域的应用越来越广泛。
卫星信号模拟器作为卫星导航系统测试和验证的重要工具，对于保证系统的可靠性和精度至关重要。
本文将对卫星信号模拟器中导航电文的仿真分析及其验证方法进行深入研究。
二、卫星信号模拟器简介卫星信号模拟器是一种用于模拟卫星导航信号的设备，能够产生与真实卫星导航信号相似的信号，包括电文、伪随机噪声码、载波等。
通过使用卫星信号模拟器，我们可以对卫星导航系统的接收机进行测试和验证，以确保其在实际环境中的性能。
三、导航电文仿真分析导航电文是卫星导航系统中的重要组成部分，包含了卫星的轨道信息、时间信息、星历信息等。
在卫星信号模拟器中，导航电文的仿真分析是至关重要的。
首先，我们需要根据卫星导航系统的标准，对导航电文的格式和内容进行详细了解。
然后，使用专业的仿真软件对导航电文进行建模和仿真，确保其与真实卫星导航信号中的电文保持一致。
在仿真过程中，我们需要考虑电文的传输速率、编码方式、数据结构等因素，以保证仿真的准确性和可靠性。
四、导航电文验证方法为了验证仿真得到的导航电文的准确性，我们需要采用一定的验证方法。
1. 对比验证法：将仿真得到的导航电文与真实卫星导航信号中的电文进行对比，检查其格式、内容、传输速率等是否一致。
这种方法简单易行，但需要真实的卫星导航信号作为参照。
2. 接收机测试法：将仿真得到的导航电文作为输入，对卫星导航系统的接收机进行测试。
通过观察接收机的性能指标，如定位精度、跟踪性能等，来评估仿真得到的导航电文的准确性。
这种方法更为直接和可靠，但需要专业的接收机设备和测试环境。
3. 误差分析法：通过分析仿真得到的导航电文与真实卫星导航信号之间的误差，评估其准确性。
这种方法可以更深入地了解仿真结果与真实情况之间的差异，为进一步改进仿真模型提供依据。
五、实验结果与分析通过上述方法进行实验验证，我们得到了如下的实验结果：通过对比验证法，我们发现仿真得到的导航电文与真实卫星导航信号中的电文在格式、内容、传输速率等方面均保持一致，证明了仿真模型的准确性。
DDS在卫星导航信号仿真中的应用
信号与信息处理
码形式) 计算公式为 :
< Q= < (b ) WP + 01 5 , 2P weight 2
W - 1
Q
( 2) ( 3)
面 : 卫星信号初始相位 ; 卫星扩频码和导航信息的二 相键控调制; 幅值调制是因为卫星信号传播衰减模 型而引入。除频率调制在仿真程序计算中实现外, 相位调制、 幅值调制均需要在信号合成通道中实现。 单路卫星导航信号的合成公式为 :
1
DDS 设计参数的确定
DDS 合成频率 f synth 由频率控制字 FCW 、 累加器 字长 W 、 累 加器字 位权 重 b we ight、 DDS 工 作时 钟 f s ( 由于 DDS 工作频率即为采样频率, 为和以后统一, 用 f s 表示 ) 决定 :
f synth= FCW bweight
y
+ <Carrier( k- 1) 。 iT s Tc 。
式( 8) ~ 式 ( 11) 中,
为向上取整函数 ; k 为离散的
采样点 ( 采样周期为 f s) ; T s 为采样周期 ; T c 为仿真 计算周期 ; A ( k ) 为该路信号幅值 , 实际上是仿真载 体坐标系下载体到卫星极矢量 r ( k ) 的函数, 同时 由于 A ( k ) 是一个慢变过程 , 因此每个计算周期更 新一次 , 并 将其 在一 个计 算周期 内视 为常 值 Ad; <PRN ( k ) 、 <Carrier ( k ) 分别为 k 采样时刻扩频码、 载波 相位; C( <PRN ( k ) ) 、 D( <Carrier ( k ) ) 分 别为 k 采样时 刻的 扩 频 码 和 导 航 信 息, 取 值 空 间 为 - 1 或 1; FCWPRN ( i ) 、 FCW Carrier ( i ) 分别为第 i 仿真计算周期 计算所得的 DDS 频率控制控制字 , i = 分别为扩频码初相位和载波初相位。 21 2 信号合成单元的结构设计 由式( 9) 和式( 10) 可知, 每路卫星信号合成通道 需要浮现扩频码和载波 2 路相位信号, 故每通道需 要 2 个 DDS 单元: 其一利用累加器累计溢出脉冲来 控制扩频码的生成, 而导航信息的生成由扩频码整 周信号 计 数 产 生 ( 对 于 GPS 系 统, 计 数 值 为 20; GLONASS 系统为 10) , 此 DDS 单元包括相位调制功 能 , 称为单位输出调相 DDS; 另一 DDS 单元用来产 生卫星信号载波, 包含调相和调幅功能。 应注意卫星导航信号合成中相位调制的目的是 体现信号初始相位的作用 , 而信号初始相位在合成 单元的整个工作期间为定值。通过在累加器引入异 步置位 , 在合成单元初始化时, 初始相位直接设为累 加器初值。 2009 年 无线电工程 第 39 卷 第 12 期 11 iT s/ T c 是 采样点 k 与仿真周期数 i 的转换关系; <PRN0、 <Carrier0
海军工程大学导航工程专业介绍
海军工程大学导航工程专业介绍
佚名
【期刊名称】《导航定位与授时》
【年(卷),期】2022(9)3
【摘要】海军工程大学导航工程专业始于4960年海军工程学院陀螺导航系,是全军首个培养航海导航工程人才的专业。
1969年由大连迁至武汉。
其无线电导航专业历经数次变迁,于1999年与航海导航专业車新合并。
2047年军队院校调整后单位更名为导航工程教研室,隶属海军工程大学电气工程学院,是海军导航专业第一个学士、硕士、博士学位授权点和博士后科研流动站,湖北省車点学科。
历经60余年建设,已成为海军最主要的高层次导航人才培养单位。
【总页数】1页(PF0002)
【正文语种】中文
【中图分类】G64
【相关文献】
1.测天量地导航人生——记解放军海军工程大学边少锋教授
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卫星导航信号模拟器在海军工程大学的使用案例
关键词：卫星信号模拟器,卫星模拟器,卫星导航信号模拟器
卫星导航信号模拟器在海军工程大学成功使用，卫星导航信号模拟器模拟GPS定位导航授时信号，用于组合导航接收的研发、生成、检定。
同时也选配测试评估软件系统，对学术实验里的船舶定位及运动轨迹的面模拟提供了极大的技术后盾。
GPS卫星导航信号模拟器是支持GPS卫星仿真信号，同时支持模拟时间信息及定位运动轨迹的各种信号输出，能满足卫星接收机的测试需求，可替代国外高昂GPS模拟器。
模拟器使用的优势
1、多频化，多频是车载和船用卫星接收机未来发展的必然方向。
可以实现多系统多频点卫星信号组合仿真的模拟器将成为必然趋
势。
2、高精度、高动态化，随着卫星接收机性能的提升和软件无线电理论的发展和新型模拟器架构的提出,卫星信号模拟器的授时精
度及定位轨迹精度也会随之提高,以实现高性能接收机的算法和功能验证。
3、真实化、实时化，卫星模拟器提供的仿真信号越接近实际卫星的信号就越能验证接收机的真实工作性能,这就需要其融入仿真
的信号中,未来模拟器将更多地要求任意时空的实时仿真,单一的
录播转发式的卫星信号仿真最终将被淘汰,录播将作为辅助功能存在。
4、小型化、专业化、标准化针对不同市场的需求,更为专业的接收机验证模拟器和小型嵌入式模拟器将分别占据高低端市场。
另一方面,国内对于接收机已经实施了部分标准,模拟器作为一种标准的信号源也需要一个行业标准进行规范。
多家研究院所现在都在拟定模拟器的规范,以期申报为国家标准。
5、与测试系统融为一体的“硬件在环”仿真未来的模拟器将提供多样的标准化接口,提供与被测系统的交互,构成完整的闭环测试回路,在验证接收机性能的同时验证定位数据处理和使用方案的可行性。
6、软件、硬件和AGHS架构模拟器互补并存软件模拟器价格相对低廉,信号建模和调理方法灵活、简便易行;硬件模拟器具有实时性高、可实施“硬件在环”仿真和接收机系统进行整体测试等优
势;AGHS架构模拟器则各取其半。
在未来一段时间里,这种“三足鼎立”之势不会改变。
7、成为接收机检定的标准源我国现行接收机检定手段多依赖于标准检定场的各种基线,然而标准检定场对于场地地质、视野及周边环境有较高要求,建设维护费用高昂,且检定场易受基线向量误差、点位漂移误差、天气等诸多不确定因素影响。
卫星模拟器可以为接收机提供时空无约束的仿真信号,在未来将逐步取代检定场基线成为接收机检定的标准工具。
卫星模拟器同时也可以用在和卫星相关的实验中，如导航定位设备，电子围栏设备，共享单车，共享汽车等应用环境。
在这些实验场
所中可极大提高效率，避免频繁的现场实地测试，大大提高了产品开发测试部署的速度。
SYN5203型卫星模拟器可以外接恒温晶振，当内置温补晶振时信号精度的定位精度≤5米，外接恒温晶振时定位精度≤1米，信号精度的速度精度≤0.1m/s。
轨迹录制时需要外接SMA接口的车载天线，定位精度是2.5米CEP，速度精度0.1m/s。
GNSS/GPS模拟：一般原理GNSS即全球导航卫星系统，是提供全球覆盖的卫星导航系统的标准名称。
该术语涵盖了GPS、GLONASS、GALILEO、BEIDOU和其它区域卫星导航系统。
在GNSS出现之初，就有两种可用于测试导航系统的替代方案：现场测试和实验室模拟。
在现在测试中，最佳惯例要求多数测试需在受控、可重复性的安全实验室条件下执行。
这样不仅可以测试正常条
件，还可以对极度恶劣的条件进行测试，包括测试性能的真实和理论极限。
GPS信号发生器的功能
可以为GPS接收机和依赖GPS的系统提供有效且高效的测试手段。
GPS模拟器能够为车辆和卫星运动、信号特征、大气和其它效应建立模型，仿真出GPS接收机在运动平台上的环境，使该接收机能够根据测试场景的参数实际执行导航。
GPS接收机处理模拟信号的方式与处理实际GPS卫星信号的方式完全相同。
与使用真实环境中的实际GPS信号相比，我们的GPS模拟器可以提供出色的测试替代方案。
与真实天空测试不同的是，使用模拟器执行的测试可以为模拟卫星信号和模拟的环境条件施加完全的控制。
利用GPS模拟器，测试人员可以轻松的生成并运行多种不同的测试场景，实现不同类型的测试，并且可以完全控制如下内容：模拟日期、模拟时间和位置。
模拟器可以生成任意位置和时间的GPS星群信号。
全世界任意地点或太空中的场景，以及过去、现在和未来的时间，都可以接受测试，而且测试人员完全无需离开实验室。
卫星模拟器可以为载有接收机的物体建立运动模型，例如飞机、船舶、航天器或地面车辆。
包含各种物体的动态的场景，涵盖世界上任意地点不同的路线和轨迹，都可以接受测试，而且根本无需实际移动被测的设备。
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