GPS模拟器说明文档

1.1GPS模拟器

a)高性能控制计算机；

b)实时模拟空间GPS星座的运行；

c)模拟GPS接收机的主要工作过程、计算过程、误差特性和接口特性（具体包括：模拟GPS接收机的主要误差，根据用户位置和GPS卫星进行GPS可见星判断和最佳定位星座选择，卫星位置计算和伪距、伪距率测量量的模拟，用户位置和速度的解算，用户位置、速度和时间的输出等）；

d)提供辅助信息显示，人机界面友好；

e)以RS232方式输出GPS模拟数据，RS232速率按标准即可。RS232方式的数据格式以标准NMEAO183方式传输。

1.1.1GPS模拟器软件

GPS模拟器软件系统主要由以下几大部分组成：

a)星历数据库（长时间卫星观测数据文件、星历模块）；

b)仿真用算法模块，模拟GPS接收机的主要工作过程、计算过程、误差特性和接口特性（具体包括：模拟GPS接收机的主要误差，根据用户位置和GPS 卫星进行GPS可见星判断和最佳定位星座选择，卫星位置计算和伪距、伪距率测量量的模拟，用户位置和速度的解算，用户位置、速度和时间的输出等）；

c)输出格式，RS232，ARINC429通讯模块，PPS控制模块。

图1 GPS模拟器软件系统主界面

图2 GPS模拟器软件结构图

系统启动后，GPS模拟机接收主控计算机的命令，开始持续工作，工作时GPS模拟机的软件流程图如下图所示。

图3 GPS模拟机工作流程

图4 GPS模拟器星历动态处理效果图

1.1.2GPS模拟器软件的使用

GPS模拟器软件部分包括429板卡的自检，星历动态处理与发送，路径星历文件的预处理及发送，各种数据的示波器显示等，各部分所实现的功能和具体使用方法见如下的详细介绍，

下图为GPS模拟器主界面。

图5 GPS模拟器主界面

1.1.

2.1自检软件的使用方法和步骤

GPS模拟器自检部分只有ARINC429通讯的自检，自检界面和操作与主控机ARINC429通讯自己完全一样，这里不再赘述，详情请查看主控机自检软件的使用方法和步骤部分。

1.1.

2.2模拟软件的使用方法和步骤

星历动态处理与发送所要实现的功能包括：导入要使用的星历，星历信息在下图左下角的显示框中显示，主控系统与模拟器建立网络连接，连接指示灯显示已经连接上，然后进行误差设置，包括用户钟误差、电离层误差、对流层误差、星钟误差，然后设置仰角阈值（即可视星的仰角下界），然后选择发送方式（RS232还是SRINC429发送），再对选择的发送方式进行相应配置，当完成所有设置后，点击“确认所有设置完成”按钮，然后等待主控机发送路径信息即可，系统会根据接收到的路径信息进行实时解算，在右上角的卫星分布图显示实时的卫星分布，红色为可见星，灰色为不可见星，其下方为卫星在天球、地球以及站心坐标系下的坐标，如下图所示。

其中接收到的路径信息有两种显示模式（数据和图形的实时显示），如下图红圈所标注，图29为路径的数据显示，实时显示主控机发送过来的路径信息。图30为选择的路径波形显示，实时显示路径轨迹。

图6 星历动态处理软件主界面

图7 星历动态处理软件主界面

GPS 模拟器星历动态处理软件的控制流程图如下图所示

图8 星历动态处理软件的控制流程图

GPS 模拟器星历路径预处理软件完成的功能是对已有的路径文件和星历文件导入，然后进行解算，解算后将解算结果存在内存中，然后再进行数据的发送，其路径的显示和动态处理部分相同也有两种方式，如下面两幅图所示。

图9 星历路径文件预处理界面

GPS模拟器路径星历预处理软件的控制流程图如下图所示

图11 路径星历预处理软件的控制流程图

当路径星历预处理结束后，如果要进行数据发送，根据发送要求在主界面中选择“RS232发送数据”或“ARINC429发送数据”。图35为232发送操作界面，设置好串口发送配置，然

后点击“使用串口发送数据”按钮即可开始发送数据。

图12 RS232发送GPS模拟信息界面

图36为ARINC429发送操作界面，设置好429发送配置，然后点击“使用ARINC-429发送数据”按钮即可开始发送数据。

图13 ARINC发送GPS模拟信息界面

无论星历动态处理还是路径星历路径预处理，其处理结果都可以在示波器中显示，显示的内容包括：解算前后的经纬度，高度，地球坐标系下X、Y、Z坐标，速度解算信息，可见星个数，PDOP值，定位质量等信息，实验人员可根据自己需求进行不同选择，其中，白色为原始信息，红色为解算后信息，可将两者进行比较观察。下图为加入误差解算后的经度值的比较显示。

图14 示波器显示界面

1.1.3GPS模拟器性能指标测试

星历动态处理与发送所要实现的功能包括：导入要使用的星历，星历信息在下图左下角的显示框中显示，主控系统与模拟器建立网络连接，连接指示灯显示已经连接上，然后进行误差设置，包括用户钟误差、电离层误差、对流层误差、星钟误差，然后设置仰角阈值（即可视星的仰角下界），然后选择发送方式（RS232还是SRINC429发送），再对选择的发送方式进行相应配置，当完成所有设置后，点击“确认所有设置完成”按钮，然后等待主控机发送路径信息即可，系统会根据接收到的路径信息进行实时解算，在右上角的卫星分布图显示实时的卫星分布，红色为可见星，灰色为不可见星，其下方为卫星在天球、地球以及站心坐标系下的坐标，如下图所示。

其中接收到的路径信息有两种显示模式（数据和图形的实时显示），如下图红圈所标注，图14为路径的数据显示，实时显示主控机发送过来的路径信息。图15为选择的路径波形显示，实时显示路径轨迹。

图15 星历动态处理软件主界面

图16 星历动态处理软件主界面

GPS 模拟器星历路径预处理软件完成的功能是对已有的路径文件和星历文件导入，然后进行解算，解算后将解算结果存在内存中，然后再进行数据的发送，其路径的显示和动态处理部分相同也有两种方式，如下面两幅图所示。