GNSS 模擬器的硬件架構(gòu)是其功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。重心硬件包括信號生成板卡，它集成了高精度的數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。DSP 負(fù)責(zé)復(fù)雜的信號運(yùn)算，依據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)、時間信息等生成精確的數(shù)字信號；FPGA 則用于靈活配置信號生成流程，實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)處理與信號調(diào)制。射頻模塊也是關(guān)鍵部分，它將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，并對其進(jìn)行放大、濾波等處理，確保模擬信號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鐘源，如原子鐘或銣鐘，為信號生成提供精細(xì)的時間基準(zhǔn)，保證不同衛(wèi)星信號間的時間同步精度，這對于模擬多衛(wèi)星系統(tǒng)協(xié)同工作場景至關(guān)重要。存儲模塊用于存儲大量的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)、信號特征庫等信息，以便快速調(diào)用生成各類模擬信號。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)星信號模擬器廠家

GNSS 模擬器對衛(wèi)星信號的模擬極為精細(xì)。在模擬信號頻率方面，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，針對不同衛(wèi)星信號特點，還會采用諸如正交相移鍵控（QPSK）等復(fù)雜調(diào)制。信號的幅度模擬同樣關(guān)鍵，要依據(jù)衛(wèi)星與接收機(jī)的距離、信號傳播損耗等因素，精確設(shè)定模擬信號幅度，以反映真實場景中信號的強(qiáng)弱變化。此外，對信號噪聲的模擬也不可或缺，通過添加高斯白噪聲等方式，模擬實際環(huán)境中信號受噪聲干擾的情況，讓接收機(jī)測試環(huán)境更貼合現(xiàn)實。便攜式GPS模擬器GPS 衛(wèi)星信號模擬器模擬衛(wèi)星仰角變化，分析信號接收差異。

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)以及攝動模型，精確計算衛(wèi)星在不同時刻的位置和速度，為信號生成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。信號調(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)星信號特征的模擬信號。誤差模擬算法用于模擬信號傳播過程中的各種誤差，如電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、多路徑誤差等，通過數(shù)學(xué)模型精確計算并疊加到模擬信號中，以真實反映實際環(huán)境對信號的影響。數(shù)據(jù)融合算法在與其他設(shè)備協(xié)同工作時發(fā)揮重要作用，例如將模擬器生成的衛(wèi)星信號數(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。

信號生成基礎(chǔ)：GNSS 信號模擬器首要任務(wù)是生成基礎(chǔ)信號。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，計算出衛(wèi)星在不同時刻的精確位置。同時，內(nèi)置高精度時鐘模型，模擬衛(wèi)星攜帶的原子鐘信號。通過這些復(fù)雜的運(yùn)算，得到每個衛(wèi)星對應(yīng)的偽隨機(jī)噪聲（PRN）碼序列起始點。這些 PRN 碼如同衛(wèi)星的獨(dú)特 “指紋”，每個衛(wèi)星都有專屬序列。將衛(wèi)星位置信息、時鐘信息與 PRN 碼信息相結(jié)合，利用數(shù)字信號處理器（DSP）生成較初的數(shù)字基帶信號，為后續(xù)模擬真實衛(wèi)星信號奠定基礎(chǔ)。GNSS 發(fā)生器能定制信號參數(shù)，滿足特殊應(yīng)用的信號要求。

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

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

信號輸出與校準(zhǔn)環(huán)節(jié)：經(jīng)過一系列復(fù)雜模擬過程生成的 GNSS 信號，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，可連接到接收機(jī)的天線接口。在輸出信號之前，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源，對模擬器生成信號的頻率、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比，校準(zhǔn)信號的頻率準(zhǔn)確性；通過功率計測量，校準(zhǔn)信號的幅度精度。確保輸出的 GNSS 信號在各個參數(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)星信號模擬器廠家