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卫星导航信号模拟器研究与实现

刘志国  
【摘要】:卫星导航信号模拟器能够根据载体的运动状况精确模拟出载体收到的导航信号。卫星信号模拟器可以对接收机的捕获、跟踪和测量精度进行测试,高动态接收机的测试更加依赖于模拟器。本文针对GPS导航信号模拟器在半实物闭环仿真系统中的应用,对系统平台总体架构、数学模型、信号模拟方法等多方面展开了深入细致的研究。 首先根据各卫星导航系统和导航信号体制的发展情况,总结了当前卫星导航信号模拟器国内外发展现状和趋势。根据GPS导航信号模拟器系统的卫星信号的结构、特性和信号模型,介绍了本模拟器的架构组成,详细说明了软硬件部分的功能构成、工作原理和实现方案。 而后分析了信号模拟器中的状态参数计算方法,着重研究了载体的姿态仿真技术,建立了载体姿态模型,给出载体姿态下卫星的可见性判断算法并进行了数学仿真,定性验证了算法的可行性,给出了天线方向图的模拟技术方案。 然后研究了多普勒频率合成方法,根据载波和码NCO的实现原理,介绍了多阶DDS模型,给出了时变频率控制字的计算表达式并在多场景下进行了仿真,表明了其在高动态条件下的良好性能。 最后完成模拟器的硬件实现,实现了PCI接口和光纤模块的同步设计,并进行了导航信号质量和性能测试,验证了模拟器的实时闭环仿真能力。


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