GPS卫星导航系统模拟器设计方案

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GPS信号仿真器方案设计与实现

用户状态推进均采取专用线程处理，保证了ＡＭ与ＤＰ的ＲＳ
（）＝巧ｃｌｔ）￡Ｊ（一０，
，ｔ）２一（
，ｆ）３一 ’ （
同步高效数据传输和处理。
同时ＡＲ程序采用模块化设计，始设置模块载入用Ｍ初
｛（￡）＝勺＋ｃ（，２，卜）Ｊ（一１ｊ２＋ｃ），３
第ｉＧＳ颗Ｐ卫星发射的民用ｕ信号可表示为… ：
Ｓ＝
收稿日期：０１０ — ３修回日期：１ — ４３２１ — ２２２１０ —１０
—
＿。ｃ（ｏ（Ｄ（）ｃ ∞。￡￡ｓｔ
。）（）１
式中：Ｌ一第ｉｓ“ 颗卫星发射信号；一ｃ，码的传播能量；Ｐ／４
中图分类号：Ｐ３Ｔ３７文献标识码：Ｂ
ＤｅｉｎａｄＩｐｅｎａｉｎｏｓｇｎｍｌｍｅｔｔｆＧＰＳＳｇａｉｌｔｒＢａｅｎＡＲＭｏｉｎｌＳｍｕａｏｓｄｏ
ＸＩｉＨＯＵＢＳｎＹｈ —ｃｅｇＥＪｅ，ｏ，ＨＩＹａｇ，ＡＯＺｉｈｎ
表示：
ｒ
ＡＭ作系统上位机，Ｒ需完成系统初始化，用户初始状态
及运动轨迹设置、初始导航电文生成、真过程中与下位机仿实时通信与数据处理、所仿真卫星状态和用户状态显示实时
推进等功能。
ＡＭ选择嵌入式ＷｉｏｓＣ系统，序利用ＶｓａＲｎｗＥｄ程ｉｌｕＳｕｉ２０ｔｄｏ０８开发，采用多线程技术，据读取、数处理和显示及

数字中频GPS信号软件模拟器设计

Telecommunication Engineering
Vol. 47 No. l Feb. 2007
c（为 C / A 码 Gold 码序 p t 为发射信号的功率； i t）（为导航电文； T 为 GPS 列； D ! Ll 为 Ll 载波频率； i t）系统时。 2! 2 天线端接收信号模型在仿真建模中，只考虑对接收机信号跟踪有可测影响以及对接收机设计差异有严重影响的误差，多数 GPS 误差源（如电离层 / 对流层扰动、卫星钟差、星历误差等）可以被忽略。简化后的在接收机
［ l］天线端的 GPS 信号模型可表示为
｛ 2! （ f Ll - f LOl - f LO2 - f LO3 ） t r - 2! f Ll （ "t r + Td ）｝ IF3 = cos
（5） f LO2 、 f LO3 分别为本振 LOl 、 LO2 、 LO3 其中， f LOl 、的频率， t r 为接收机时间。IF3 可进一步写为 2 ! f IF3 t r - 2 ! f Ll （ "t r + T d ）｝（ 6 ） IF3 = cos｛其中， f IF3 = f Ll - f LOl - f LO2 - f LO3 代表采样前的中频。 2! 4 振荡器误差建模接收机振荡器误差对信号的连贯跟踪有重要影响，是信号建模中主要考虑的硬件误差。设振荡器标称频率为 f norm ，误差为 "f，则振荡器输出实际频率为 f osc = f norm + "f。频率误差的噪声类型主要包括频率随机游走、频率闪烁噪声、频率白噪声、相位闪烁噪声和相位白噪声。通常采用阿仑方差来表征频率稳定度，给定取样间隔为 l s，则在以上各噪声误差项中只考虑起支配作用的随机频率游

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。

BD-2、GPS卫星导航信号模拟器功能指标及技术特点

卫星导航信号模拟器功能及技术特点北京华力创通科技股份有限公司导航事业部目录1概述 (2)2功能 (2)2.1 数学仿真分系统 (3)2.2 射频信号仿真分系统 (5)2.3 测试与评估分系统 (6)3技术特点 (6)3.1高精度信号延迟技术 (6)3.2高动态载波相位控制技术 (7)3.3载波/码相位同步技术 (8)3.4多路信号同步技术 (8)3.5 准实时卫星导航建模的时延固定技术 (8)1概述卫星导航系统中的接收设备利用导航卫星的导航信号进行定位，测速、定时以及信息传送。

接收终端设备的功能和性能指标的好坏，直接影响BD-2/GPS 系统的应用性能，因此必须对各种类型的接收终端设备进行全面的测试，以检验这些接收终端设备是否满足设计要求。

卫星导航信号模拟器用于对各类接收终端设备实现卫星不在轨、室内或临界条件下的测试，或指定条件下的重复测试。

卫星导航信号模拟器包括数学仿真分系统、射频信号仿真分系统和测试评估分系统三部分。

各分系统既相互独立，又可有机地结合在一起。

例如数学仿真分系统可以单独运行，为用户提供有关卫星运行模型，用户运动模型方面的信息，并可以图形方式显示卫星运行轨迹，但多数时候，各部分作为一个整体运行，由数学仿真分系统产生导航电文和观测数据，通过射频信号仿真分系统生成带有各类特征（延迟，多普勒，衰减等）的真实射频信号，发送到接收终端设备，再由测试评估分系统收集终端设备的相关数据，得到测试结果。

经过多年的研究发展，北京华力创通科技股份有限公司的卫星导航信号模拟器形成了一系列的产品，能够满足不同用户的需求。

各种产品具有功能及技术指标，祥见附录中对各种产品的介绍。

下面主要介绍北京华力创通科技股份有限公司的卫星导航信号模拟器通用功能和技术特点。

2功能卫星导航信号模拟器包括数学仿真分系统、射频信号仿真分系统和测试评估分系统三部分。

下面分别介绍各个分系统的功能。

2.1 数学仿真分系统数学仿真分系统是卫星导航信号模拟器的重要组成部分。

中频GPS信号模拟器方案设计

中频GPS信号模拟器方案设计
丁继成;赵琳;黄卫权;刘付强
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2008(023)004
【摘要】为检验软件接收机对信号的同步性能,以中频GPS信号模型为基础构建了一种数字中频GPS信号软件模拟器,设计了模拟器的总体方案.通过分析卫星运动状态和接收机的位置关系提出了信号传播时间的迭代计算方法,针对实际信号中多路径效应复杂的情况,由散射多径和镜面多径对有用信号的影响导出了一种简单的镜面多路径误差模型.实验结果表明模拟器输出的信号符合真实中频GPS信号的特点,对仿真信号的捕获进一步验证了方案模型的正确性与实用性.
【总页数】5页(P497-501)
【作者】丁继成;赵琳;黄卫权;刘付强
【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证 [J], 王娜;寇艳红
2.GPS卫星信号模拟器中频信号处理与实现 [J], 李保柱;张其善;杨东凯
3.雷达信号模拟器的中频信号产生器设计 [J], 李诗琪
4.一种雷达中频信号模拟器设计 [J], 赵朋亮;谢永亮;陈珂
5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌
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GPS L1卫星导航模拟器P码产生设计与实现

ｅｃｌｋ
Ｐｃｏａ ‘ ｅ
ｐｌｒｎ［５０】
ｒｅｓｅｔＸ１ＡｒｅｓｅｔＸ１Ｂ
文献ｔＵ［２１根据接收机的捕获和跟踪需要对Ｐ码的产生做了研究和设计，本文从信号产生的角度，根据导航模拟器信号产生的需求，对Ｐ码产生的实现进行了研究和试验，为Ｐ码接收机实验室条件下的开发、测试和验证提供了重复性和边界条件测试手段。卫星导航模拟器由数据仿真和信号产生两部分构成。信号产生根据数据仿真下发的ｚ计数产生相应时刻的Ｐ
信号包括：码钟ｃｏｄｅｃｌｋ，秒脉冲信号ｐｐｓ，
ｚ计数Ｚｃｎｔｉｎ，Ｚ计数写信号Ｚｃｎｔｗｒ和卫星
一
个ｐｐｓ处出现一次；ｓｔａｒｔＰ脉冲宽度为一个（２）由启动信号ｓｔａｒｔＰ产生第一个Ｘ１
ｒｅｓｅｔＸ２Ｂ
ｈａｌｔＸ２Ａ
ｒｅｓｅｔＸ２Ｂ
ｌｌ＇ａｌｔＸ２Ｂ
ｈｅａｄＸ１｝］ｅａｄＸ２
Ｉｎｓｔ３０
ｈａＸ２Ｂ
ｌｎｓｔ５３
２Ｐ码产生原理
图２：子模块设计
Ｚｃｎｔｗｒ
ｐｒｎ［５．．０】
ｉｎｓｔ５４
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
；
．
【关键词】Ｐ码模拟器ＧＰＳＦＰＧＡ

gps设计方案

GPS设计方案1. 引言在现代社会中，全球定位系统（GPS）已经成为一个广泛应用的技术。

无论是智能手机、汽车导航系统，还是航空航天领域，GPS都发挥着重要的作用。

本文将介绍一个GPS设计方案，包括系统架构、硬件设计和软件设计。

2. 系统架构GPS设计方案的系统架构如下图所示：+-----------+| 天线 |+-----------+|V+-----------+| 接收机 |+-----------+|V+-----------+| 控制模块 |+-----------+|V+-----------+| 处理器 |+-----------+|V+-----------+| 外设设备 |+-----------+系统的核心部分是接收机，它负责接收卫星信号，并将其转换为可用的定位数据。

控制模块用于管理接收机和其他外围设备的交互。

处理器负责处理和分析接收到的定位数据，并进行计算和显示。

外设设备则包括显示器、存储设备等。

3. 硬件设计3.1 天线设计天线是GPS系统的接收器，在硬件设计中起着重要作用。

天线设计应考虑以下因素：•GPS频率范围：天线需要能够接收GPS系统发送的信号。

因此，天线设计要适应GPS的频率范围。

•天线增益：天线应具备足够的增益，以确保在弱信号环境下也能够获得可靠的定位数据。

•天线方向性：天线的方向性决定了接收到的信号的强度。

考虑到GPS卫星的分布，一般采用全向天线设计以获得更好的覆盖范围。

3.2 接收机设计接收机是GPS系统的核心部分，它负责接收和处理卫星信号。

接收机设计的关键因素包括：•灵敏度：接收机应具备足够的灵敏度，即在弱信号环境下也能够接收到卫星信号。

•抗干扰性：由于GPS频段与其他无线电频段存在交叉，设计中需要考虑抗干扰的方法，以提高系统的可靠性。

•数据传输接口：接收机应具备与控制模块和处理器进行数据传输的接口，常见的包括UART、SPI等。

3.3 控制模块设计控制模块负责管理接收机和其他外围设备之间的交互。

北斗GPS卫星导航系统建设方案

北斗GPS卫星导航系统建设方案贵州迪辰安信科技发展有限公司二〇一三年五月目录目录 (2)第一章建设背景 (4)第二章北斗GPS卫星导航系统简介 (7)2.1、什么北斗卫星导航系统 (7)2.2、北斗卫星定位原理 (7)2.3、北斗卫星工作原理图 (8)2.3、北斗GPS卫星导航技术指标 (8)第二章系统设计原则 (10)第三章系统总体设计 (11)3.1系统架构 (11)3.2 技术架构 (12)3.3 平台运行环境配置 (13)3.4 服务端程序平台 (13)3.5 GPS数据接入公安内网 (14)3.6 北斗GPS监控客户端功能设计 (14)3.7系统安全 (19)第四章项目实施 (21)4.1实施进度 (21)4.2实施和验收方法 (21)4.2.1项目的实施 (21)4.2.2项目的验收 (21)4.3项目管理及质量控制 (22)4.3.1项目责任制 (22)4.3.2项目质量控制 (22)第五章运行维护体系 (23)5.1系统的维护 (23)第六章经费预算 (24)6.1 硬件配置及费用预算 (24)6.2 软件系统费用预算 (24)第一章建设背景1. 概述随着我市城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。

过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。

因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。

北斗GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。

通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。

通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。

目前，用于公安、交通系统的主要是车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统。

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GPS卫星导航系统模拟器设计摘要现阶段，GPS（全球卫星定位系统）已经广泛应用于各个领域。

在GPS的应用环境中，GPS接收机的定位性能是一项重要的指标。

为了测试接收机的性能，应用导航模拟器来模拟各种条件下的真实的GPS信号。

随着计算机技术的发展，导航模拟器可以采用硬件实现方案 ...摘&nbsp。

要 现阶段，GPS（全球卫星定位系统）已经广泛应用于各个领域。

在GPS的应用环境中，GPS接收机的定位性能是一项重要的指标。

为了测试接收机的性能，应用导航模拟器来模拟各种条件下的真实的GPS信号。

随着计算机技术的发展，导航模拟器可以采用硬件实现方案或者软件实现方案。

导航信号模拟器具有实用性高，操作方便，实时性强，灵活性高，可配置性强等优点。

文中给出了导航模拟器的软件实现方案，对C/A码和导航电文的产生做了详细的介绍和阐述，主要完成了C/A码的生成和导航星历的产生。

本方案设计出的C/A码和导航星历被写入到数字中频文件中。

通过对C/A 码和导航星历的原理和结构分析，采用高级C语言编程分别实现了37颗不同卫星的C/A 码编码和导航星历的生成，并将生成的C/A码和导航星历存储在特定的文件中，以便被使用。

关键词：全球定位系统；导航模拟器； C/A码；导航星历 <pclass='Xxs392'> ABSTRACT GPS has widely used in many areas these days. Among the GPS utilities, the receiver’s orientation performance is one of the most important requirements. In order to verif y the receiver’s performance, navigation simulator is used for generating the actual GPS signal in various conditions. The conventional navigation signal simulator is implemented by hardware or software and hardware integration. With the development of PC industry, navigation signal simulator can be implemented by software only. Compared with the hardware-implemented navigation signal simulator, software-implemented navigation signal simulator has the characteristics of flexible configuration, easy to carry, easy to migrate, easy to upgrade, and easy to operate. The paper presents the navigation simulator’s implementation scheme and its various modules, especially gives a detailed introduction and explanation on the generation of the C/A code and navigation ephemeris, and mainly complete the&nbsp。

&nbsp。

the generation of the C/A code and navigation ephemeris. The C/A code and navigation ephemeris generated by this scheme are saved in the digital IF file. 导航模拟器的基本原理及技术 导航模拟器包含很多复杂的技术和原理，本章将对导航模拟器的功能结构、C/A码的相关理论、GPS导航电文进行阐述。

导航模拟器的功能结构 一、&nbsp。

导航模拟器的功能 &nbsp。

&nbsp。

软件GPS模拟器的主要功能是模拟GPS信号从卫星上产生，进入传播环境到达GPS接收机的前端，变成数字化的中频信号的全部过程（见图2.1）。

模拟的结果是以文件方式存储的中频数字信号。

模拟过程主要包括3个环节：信号产生环节、传播环节和接收环节。

&nbsp。

二、&nbsp。

模拟器各部分功能 信号产生环节实现了从产生C/A码，生成导航星历，产生卫星信号的过程，各个功能均由独立的模块完成。

传播环节主要是模拟传播过程中的各种误差，包括电离层误差，对流层误差，环境热噪声误差，多径误差，相对论效应和卫星位置钟差等模块。

由于相对论效应对频率的影响已经在卫星时钟上作了修正，且修正后的误差影响可以忽略，因此相对论效应可以不用模拟。

而卫星钟差在差分定位中是可以不考虑的，在单点定位中也不是主要误差源，因此仿真器也没有模拟卫星的钟差，相应的在下放的星历中，卫星钟差的修正系数也都按0来模拟。

因此传播环节中模拟的误差来源为电离层误差，对流层误差，环境热噪声和多径误差。

在接收环节中，需要配置接收机的工作环境和参数，包括中频频率，采样频率，量化方式，温度，湿度等，还需定义接收机的运动轨迹，速度，加速度，然后软件信号模拟器再根据所定义的环境产生相应的到达接收机前端的中频信号。

目&nbsp。

&nbsp。

录 第一章&nbsp。

绪&nbsp。

论&nbsp。

1 第一节&nbsp。

引&nbsp。

言&nbsp。

1 第二节&nbsp。

GPS卫星导航系统的发展现状与展望&nbsp。

1 一、&nbsp。

系统介绍&nbsp。

1 二、&nbsp。

系统现代化&nbsp。

2 第三节&nbsp。

GPS卫星信号模拟器应用及意义&nbsp。

2 第四节&nbsp。

本课题研究的主要任务&nbsp。

4 第二章&nbsp。

导航模拟器的基本原理及技术&nbsp。

5 第一节&nbsp。

导航模拟器的功能结构&nbsp。

5 一、&nbsp。

导航模拟器的功能&nbsp。

5 二、&nbsp。

模拟器各部分功能&nbsp。

5 第二节&nbsp。

C/A码相关理论&nbsp。

6 一、&nbsp。

伪随机噪声码的产生及特性&nbsp。

6 二、&nbsp。

Gold组合码&nbsp。

9 三、&nbsp。

C/A码（Clear/Acquisition Code）&nbsp。

11 第三节&nbsp。

GPS卫星的导航电文&nbsp。

13 一、&nbsp。

导航电文的基本结构和基本内容&nbsp。

13 二、&nbsp。

各子帧内容及意义&nbsp。

14 第三章&nbsp。

C/A码和导航电文的设计与实现&nbsp。

22 第一节&nbsp。

C/A码的生成&nbsp。

22 (毕业设计网 ) 一、&nbsp。

设计思路&nbsp。

22 二、&nbsp。

程序流程图&nbsp。

22 三、&nbsp。

产生的C/A码结果&nbsp。

23 第二节&nbsp。

导航电文的产生&nbsp。

25 一、&nbsp。

设计思路&nbsp。

25 二、&nbsp。

程序流程图&nbsp。

25 <pclass='Xxs392'> 三、&nbsp。

函数解读&nbsp。

27 四、&nbsp。

生成的导航电文&nbsp。

31 结&nbsp。

论&nbsp。

32 致&nbsp。

谢&nbsp。

33 参考文献&nbsp。

34 附录：程序部分源代码&nbsp。

35 附录：程序部分源代码 一、C/A码生成源代码 #include&lt。

stdio.h&gt。

#define&nbsp。

SAT_NUM&nbsp。

37。

void CreateCACodeTable(char svcode[], intprn) { &nbsp。