卫星信号模拟器

Galileo 和北斗這兩個系統目前仍處於部署進程中。Galileo 系統是多年前由歐盟和歐洲航太總署共 同開發的。2005 年和 2008 年共發射了兩顆實驗衛星，2011 和 2012 年，發射了 4 顆在軌驗證衛星。 Galileo 系統計畫於2015 年提供初始服務，整個系統預計於 2020 年部署完成。
GNSS 系統的三個主要組成部分
GNSS 系統测量原理
• • • • • • • • • GNSS 接收器透過三邊量測法來計算自身位置。它使用導航電文中的傳 輸時間和位置資料，來量測衛星信號的延遲，並藉此計算接收器與衛星 的距離，亦即虛擬距離（ pseudorange）。首先，距離某顆衛星特定距離 的 GNSS 接收器，其可能位置構成了一個球面。兩個球面的交集是一個 圓環。三個球面的交集則是兩個點。最後還需要第四個資料來確定接收 器的正確位置。如果接收器位於地球表面，則位於地球表面上的點就是 接收器的正確位置。藉由對四顆衛星進行量測，不僅可獲得接收器的位 置訊息，即經度、緯度和高度，還可校正接收器的時脈誤差，以確定正 確時間
俄罗斯GLONASS格洛纳斯
GLONASS 系統的空間段由 24 顆衛星組成（與 GPS 類似），分佈在 3 個軌道平面上，每個軌道平面上有 8 顆 衛星，衛星軌道高度為 19,100 公里。 在高緯度區域（靠近南極或北極），GLONASS 系統可提供比 GPS 更好的覆蓋範圍，在俄國和北歐地區的覆蓋具 有一定優勢。目前有 24 顆衛星在軌道上運行，預計將來還會增加更多顆衛星。在當前 GLONASS 系統中，大多數 衛星都是 2003 年開始部署的 GLONASS-M 系列衛星。最新的GLONASS-K 衛星是在 2011 年發射的，將提供其 它類型的衛星信號。 GLONASS 信號成分 GLONASS 信號具有以下成分：
GNSS 系統介紹
GNSS 系統分為三個主要部分。 – 空間段由衛星或航天器（ SV）組成，用於傳輸包含衛星軌道、位置、 傳輸時間的導航電文。 – 控制段包含地面監測站和主控中心，用於追蹤衛星信號、收集傳輸 資料，並提供導航電文更新、大氣訊息和校正訊息，以及進行衛星 控制。 – 使用者段是指 GNSS 接收器。
Galileo 信號成分
Galileo E1 信號包含以下組成部分 – 測距碼 – 導航電文
– 二次編碼
– 載波，圖中使用 Data CBOC Spreader 和 Pilot CBOC Spreader 表示
中国北斗（BDS）
• 中國 GNSS 的正式名稱是北斗衛星導航系統，又稱為北斗系統（ BDS）。 • 該系統之前被稱為北斗 -2，用以區分更早的試驗系統北斗 -1。英文名稱 • 是 Compass，來源於衛星的名稱。 • 不同於其它僅使用中軌道衛星（ MEO）的 GNSS 系統，北斗系統還包含 • 5 顆地球同步軌道（ GEO）衛星，以及 3 顆傾斜軌道同步衛星（ IGSO）。 • 截至 2013 年 1 月， 共有 14 顆衛星在軌道上運作。 • 2012 年 12 月發佈的 ICD 中說明了位於 1561.098 MHz 頻段的 B1I 開放服務 • 信號。北斗系統還可發射 B2 和 B3 頻段的信號，與 Galileo 的 E5b 和 E6 頻
美国GPS
GPS GPS 星座的最初設計為 24 顆衛星，圍繞 6 個軌道平面運作。在 2011 年， 衛星數目增加到 27 顆。實際上，通常有 31 或 32 顆衛星在軌道上運行， 包括備用衛星。在 GPS 系統中，衛星的軌道高度為 20,200 千米，每天圍 繞地球運作兩周，而且在任意時刻、地球上任意位置，可見衛星皆不少 於 6 顆，最多可以看到 15 顆衛星。 GPS 傳輸信號 GPS 衛星傳輸信號主要由三個元件組成： – 載波 – 測距碼（虛擬隨機碼） – 導航電文
頁面可對衛星信號進行即時控制
其中顯示全部可見衛星，“ G”代表 GPS 衛星、 “ E”代表 Galileo 衛星、 “ R”代表 GLONASS 衛星、“ B”代表北斗衛 星。對於每顆衛星，可使用 “ Enabled”欄開啟或關閉衛星、輸入相對功率 偏移、添加虛擬距離誤差 或多路徑損耗。更改參數之前，可在“ Group” 欄中指定一組衛星，這樣 便可同時變更一組衛星的參數。即時控制功能可 對因障礙物或虛擬距離 誤差引起的功率損耗或可見性損耗進行建模，並 迅速查看它們對接收器 的影響
是将卫星信号放大后转发至室内，这种方法的坏处是噪声和和信号都同时放大，当达到
抗干扰天线时信号也会被抗干扰天线抵消，造成搜星信噪比低，或者无法搜星。使用转 发式模拟器的好处是转发器发出的是纯的卫星导航信号，不存在噪声，到达抗干扰天线 面时不会被抵消，可以有效解决抗干扰天线在实验室、暗室、厂房的测试。
接收器軟體顯示用於導航的衛星資訊
– 載波
– 測距碼 – 導航電文 – 明德碼（ Meander code）
欧盟Galileo伽利略
一旦部署完畢，Galileo 導航系統的空間段將由 27 顆工作衛星和 3 顆備用 衛星組成，它們分佈在 3 個軌道平面上，環繞著地球運行，軌道高度度23,222 公里。每顆 Galileo 衛星都在 4 個不同的載波頻率上 傳輸信號： – E1 at 1575.42 MHz – E6 at 1278.75 MHz – E5a at 1176.45 MHz – E5b at 1207.14 MHz
GNSS 概述
北斗系統於 2011 年 12 月開始提供有限的初始服務，2012 年 9 月正式公佈。公布之初，北斗的空間段 包括 15 顆衛星，向亞太地區提供區域定位服務。整個系統預計於 2020 年完成。由於中國政府直到 2012 年 12 月才公佈介面控制文件（ ICD），北斗系統的相關產品開發因而受到了限制。現在 ICD 已經公布， 北斗產品的開發將可快速成長。
GLONASS L1、L2
Galileo E1、E5
加速度分辨率：<0.05mm/s2
加加速度分辨率：<0.01mm /s3 通道间一致性：<0.3ns
典型应用说明：
卫星导航自适应抗干扰天线是利用卫星信号“淹没”在噪声中的特性，当干扰信号 高于噪声时在干扰来向自动形成“零限”，消除干扰信号，保留有用的噪声信号。当在实 验室、暗室、厂房进行测试时，抗干扰天线无法直接接收外部的卫星信号，通常的方法
透過三邊量測法
GNSS 衛星信號的傳輸功率很低。在地球表面，其功率位準大約 為 -155 至 -160 dBW（ -125 至 -130 dBm）。如果有遮蔽物，則信號功 率會更低。 GNSS 接收器內含放大器和信號處理器，可恢複 GNSS 信號。
圖 2：透過三邊量測法，GNSS 接收器可計算與至少三顆衛星 的距離。使用衛星 虛擬距離球面的交叉點，您可確定接收器的位置。
• 段相重疊。B2、B3 頻段信號的定義尚未正式公佈，因此本應用說明僅描
• 述 B1I 信號。
北斗（BDS）
• • • • • • • • • 北斗發射信號 和 GPS 和 Galileo 一樣，北斗系統也是不同衛星使用不同測距碼的 CDMA 系統。MEO 和 IGSO 衛星所傳輸的信號與 GEO 衛星傳輸的信號不同。 北斗信號成分 北斗 E1 信號包含以下組成部分，如圖 11 所示： – 測距碼 – 二次（ Neumann-Hoffman）編碼 – 導航電文 – 載波
GNSS 概述
全球衛星導航系統（ GNSS）泛指使用衛星信號來確定用戶接收器位置的系統。目前的全球衛星定 位系統（ GPS）中，美國的 GPS 系統和俄國的GLONASS 系統皆已全面運作，可提供全球定位服務。 此外，中國的北斗（ Beidou）系統（也稱為 Compass）和歐盟的 Galileo 系統也正加速部署。 在上述四種全球導航系統中，GPS 是歷史最悠久的系統，於 1994 年起提供全球定位服務。然而 GPS系統仍持續地進行升級和更新。2012 年，該系統的 Block IIF 衛星正式投入運作，Block III 衛星也 在規劃中，以提供更多的信號和更精準的定位服務。GLONASS 系統於 1982 年的前蘇聯時期發射升空， 曾一度因蘇聯解體而停止運作。近年來，俄國重新啟用並完成了該系統，於 2011 年 10 月開始正式運 作，提供全球定位服務。俄國藉由使用新型 GLONASS-K 衛星，持續對系統進行更新，以便發射與 GPS和 Galileo 類似的信號。
卫星信号模拟器参数指标
产品简介 SG8000 系列多星座卫星导航模拟器是根据高等院校在教学演示、研究开发及常规检测应用而推出的， 可配套公司卫星导航教学与科研平台产品形成完整的卫星导航实验室。SG8000 系列能够根据用户指定 的载体动态特性、星历历书、传播误差和环境干扰情况等，模拟产生接收机射频信号，实现对不同伪距、 速度、加速度及加加速度的直达星信号及多径信号的仿真。SG8000 系列多星座卫星导航模拟器可选配 数学仿真组件，可进行多种用户定制化脚本编辑，如卫星轨道、用户轨迹、天线方向图、电离层、对流 程、多径等。产品具有丰富的数学仿真模型库以及友好的用户界面。 应用领域 ★卫星导航学科教学演示 ★卫星导航实验室信号源 ★卫星导航接收机研发与测试 ★卫星导航算法及信号体制研究 产品特点 ●支持全系统全频点信号仿真 ●支持北斗系统新体制信号 ●支持姿态模拟，伪距差分和载波差Biblioteka Baidu ●支持双天线测向应用场景的信号仿真 ●支持实时数仿模式和回放模式 ●支持用户轨迹编辑或外部轨迹注入 ●支持天线方向图编辑，支持多径效应仿真
卫星信号模拟器
Satellite signal simulator
目录
1
G N SS （ 全 球 衛星導 航系統 ）
2
G N SS 系 統 介 紹
3
卫 星信号模拟器
4
卫 星 信 号模 拟器参 数应用
GNSS
GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的 和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass格洛纳斯、欧洲的 Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国 的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠 系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在 建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、 多层面、多模式的复杂组合系统，
技术参数
输出端口和频点 GPS L1 C/A、L2C、L5 GPS L1 C/A、L2C、L5 BDS B1、B2、B3 信号通道 信号精度 体积 19 英寸标准机箱， 高度 5U，深度 600mm 信号通道：8~12（每频点） 伪距控制精度：<0.02m 多径通道：8~12（每频点） 伪距变化率精度<0.005m/s 速度分辨率：<0.001m/s
卫星信号模拟器
模拟各种的卫星导航信号，或转发式模 拟器接收卫星信号，经过放大、变频后 进入基带处理，基带处理剥离卫星信号 中的噪声，产生纯卫星导航信号，为用 户提供系统工程化的卫星导航仿真试验
平台，实现对各种卫星信号导航接收机
的定位，测速精度和动态性能评估；抗 干扰天线和普通接收机在实验室内、暗 室内、高低温实验箱内进行产品测试。
除了前述四種衛全球衛星導航系統之外，還有一些其它的相關衛星系統。其中之一是星基增強系統 （ SBAS），藉由使用地球同步衛星提供資料，進而提高 GNSS 接收器在特定地區的定位準確度。星基增強 系統包括北美的廣域增強系統（ WAAS）、歐洲的地球同步軌道覆蓋服務（ EGNOS）、日本基於多功能衛星 的增強系統（ MSAS）、印度的 GPS 和 GEO 增強導航系統（ GAGAN）。另一種是區域衛星導航系統 （ RNSS），例如日本的準天頂衛星系統（ QZSS），藉由發射只在特定區域上空運作的衛星，提高特定區域 的衛星覆蓋率。目前第一顆 QZSS 衛星已經投入運作，支援該衛星的裝置也已上市。印度的區域導航衛星 IRNSS 系統還處於開發階段，預計將包括三顆地球靜止衛星和四顆地球同步衛星。