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1SimGEN软件1.1Spirent仿真系统简介1.1.1GSS6700仿真系统的组成GSS6700是Spirent公司在2008年推出的新型GPS仿真产品。GSS6700是一个系列产品的代号，它替代停产的STR4500（回放功能）和GSS6560（实时仿真）这两种不同功能的产品，同时将可以仿真的星座类型扩展到GPS、GLONASS和Galileo。GSS6700仿真系统组成如下图：图4-1：GSS6700仿真系统组成图1.1.1.1组成部分1.GSS6700信号源；2.信号源控制计算机；3.仿真控制软件。1.1.1.2GSS6700信号源的性能参数-星座类型：GPS/SBAS星座；-码类型：GPSL1&SBASL1C/A；-通道数：12通道，同时最多可仿12可导航星信号；-信号动态范围：相对速度±15，000m/s，相对加速度±450m/s2,相对加加速度±500m/s3；-电平控制范围：+15~-20dB；-信号电平参考基准：-160dBW；-信号的电平仿真精度：0.5dB（区别与控制分辨率0.1dB）；-伪距的仿真精度：±0.002m；-USB总线与仿真软件控制计算机通信；1.1.1.3GSS6700配套的仿真软件GSS6700仿真系统由购买时候厂商提供的软件和License决定仿真系统的功能。GSS6700对应有三种不同名称的仿真控制软件：SimPLEXV3.01：SimReplayPlus；SimGEN。SimPLEXV3.01和SimReplayPlus配套只能回放仿真场景，其中SimReplayPlus能修改仿真的起始时间。SimPLEXV3.01仿真软件，仅能播放SimGEN仿真软件生成的后缀为.sim文件，以驱动仿真器产生动态GPS射频信号。若仿真控制软件为SimGEN，则厂商根据用户的要求，提供相应的License文件，License文件与仿真信号源一一对应，决定整个仿真系统的功能。1.1.2GSS8000仿真系统的组成GSS8000是Spirent公司在2008年推出的新型GPS仿真产品。GSS8000是一个系列产品的代号，它替代停产的STR4760和GSS7700等系列产品。可以仿真的星座类型包括GPS、GLONASS和Galileo。GSS8000仿真系统组成如下图：图5-1：GSS8000仿真系统组成图1.1.2.1组成部分1.GSS8000信号源；2.信号源控制计算机；3.仿真控制软件。1.1.2.2GSS8000信号源的性能参数-星座类型：GPS/SBAS星座（依具体产品可增加GLONASS、Galileo）；-码类型：GPSL1&SBASL1C/A；-12通道，同时最多可仿12可导航星信号（依具体产品可增加至16通道）；-信号动态范围：相对速度±120,000m/s，相对加速度±192,600m/s2,相对加加速度±890,400m/s3；-电平控制范围：+20~-40dB；-信号电平参考基准：-160dBW；-信号的电平仿真精度：0.5dB（区别与控制分辨率0.1dB）；-伪距的仿真精度：±0.0011m；-Ethernet与仿真软件控制计算机通信；1.1.2.3GSS8000配套的仿真软件与GSS8000仿真信号源配套的仿真软件是SimGEN仿真软件，厂商根据用户的要求，提供相应的License文件，License文件与仿真信号源一一对应，决定整个仿真系统的功能。SimGEN仿真软件内包含各种GPS信号仿真所需的数学模型，具备实时仿真计算的功能，是整个仿真系统重要部分。定义仿真场景和制作用于STR4500或GSS6700的仿真场景文件包都离不开SimGEN软件。1.1.3仿真软件及运行环境SimGEN/SimPLEX软件为运行在WindowsXP环境下的实时运行程序，为保证软件运行正常，SimGEN/SimPLEX软件应该在CPU所运行的进程中拥有较高的优先级，避免其他软件抢占仿真软件运行所需的计算机资源。以避免出现“TOOSLOW”之类的错误导致仿真场景运行终止。因此建议：1.专门配置PC机，专机专用；2.关闭任何杀毒软件；3.除仿真系统自己的网络外，PC机不连接其他网络设备；4.PC机硬盘中有足够的剩余空间（30%）；SimGEN软件由厂家在发货前安排，其中包含专有对应仿真器硬件特性的License文件。不需License的GSS6700配套仿真软件SimPLEXV3.01可参考《SimPLEXfortheGSS6700V3.01安装步骤》。1.1.4仿真器用于测试的一般要求和注意事项1.1.4.1加电前的安全检查GSS8000可以工作在频率为50~60Hz的电压为100~120V或220~240V两种交流电。1.1.4.2仿真器的工作状态的监测与报警信息1.1.4.2.1GSS6700（STR4500）监测GSS6700（STR4500）工作状态的手段是观察前面板的三个指示灯，这三个指示灯分别标识为“Power”，“Health”和“Active”。这三个指示灯表示仿真器的工作状态。注意观看前面板指示灯，仿真器正常运行时，前面板标记为“Active”的指示灯应为常亮状态，无闪烁。如此指示灯不亮，前面板射频口无GPS信号输出。如此指示灯闪烁，设备处于故障状态，断电后与设备供应商联系。1.1.4.2.2GSS8000监测GSS8000工作状态的手段是观察前面板的液晶显示屏。图7-1：GSS8000前面板液晶显示屏示意图在液晶显示屏的BITEMESSAGE显示告警信息，查看硬件手册，对应可以找到告警的具体原因。告警信息为闪烁状态，注意观察液晶显示屏，正常运行时应无告警信息。1.1.4.3仿真器与GPS接收机的连接1.1.4.3.1有线连接标准的连接方式为如下连接方式图7-2：仿真器与GPS接收机的标准连接方式1.1.4.3.2后面板连接方式仿真器后面板Mon/Cal端口主要用于工厂校准测试，该端口输出的RF信号电平高于前面板端口50~60dB（具体值对应于随产品的校准报告），该信号可用于需要加强信号输出功率的测试。但要注意：此功率电平没有被校准，因此不能象前面板的RF输出口，能输出精度对应于SimGEN软件中设置的功率电平，有一些型号（如STR4760）的Mon/Cal输出口没有隔离直流，如果接入到Mon/Cal前没有加直流隔离，可能对仿真器构成危害。1.1.4.3.3无线辐射方式通过在仿真器输出端连接一个信号发射天线，把GPS信号以无线辐射方式传输。可控性差；容易干扰其他设备，同时也容易被别的信号干扰（整星测试时，同一测试厂房内两台仿真器出现干扰，导致故障）。1.1.4.4信号功率控制仿真系统的信号功率电平设置有两种模型，即相对模式和绝对模式。在对接收机进行灵敏度测试时，选择绝对模式。进行其他项测试时选用相对模式。1.1.4.5仿真器在测试中使用举例双天线仿真（应用于相对定位）测试的是单个GSS8000所具备的最复杂的工作模式，以此为例进行说明如下。仿真器输出两个运动轨迹不同（也可以是相同）的载体所能接收的GPS信号。仿真场景中的设置除了载体数量不同外，其他与单个载体的仿真相同。因为仿真载体数增加一个，对仿真器的要求提高了，仿真器必须是具备有2个及以上射频输出端口的GSS8000测试设备连接框图图7-3：相对定位单机测试连接框图仿真器中射频端口与载体（主、副星）的对应关系如下：图7-4：相对定位仿真中射频端口与载体的对应关系示图1.2SimGEN简介SimGEN是由英国Spirent公司开发的一款卫星导航测试系统软件。这款软件能驱动Spirent硬件信号发生器(简称仿真器)，产生模拟动态的射频导航信号，在地面为用户提供强大而灵活的GPS、GLONASS、Galileo产品完整的测试系统解决方案。具有仿真信号可控和可重复性两个显著的优点。SimGEN是英国Spirent公司开发的一系列卫星导航测试系统软件的总称，有很多版本，其中SimGENV2.72版本可在任意PC机上安装，不需要连接硬件仿真器就可以进行数学仿真。从SimGENV2.72后续版本，必须和硬件仿真器链接使用。SimGEN能进行仿真场景制作并生成回放场景，SimPLEX软件能运行SimGEN并生成回放场景。下表是常用的仿真器和配套仿真软件及其适用性。仿真器配套仿真软件功能适用性(用户/天线/频点)STR4500SimPLEXV2.05运行回放场景单用户单天线单频GPSL1STR4760SimGENV2.72仿真场景制作生成回放场景单用户单天线单频GPSL1单用户单天线双频GPSL1/L2双用户单天线单频GPSL1STR4780SimGENV2.72仿真场景制作生成回放场景单用户单天线单频GLONASSL1GSS6700SimPLEXV3.01运行回放场景单用户单天线单频GPSL1GSS8000SimGENV2.84仿真场景制作生成回放场景单用户单天线单频GPSL1单用户单天线双频GPSL1/L2双用户单天线单频GPSL1SimGENV2.91仿真场景制作生成回放场景单用户单天线双频GPSL1/L2单用户单天线双频GLONASSL1/L2单用户单天线双模GPSL1/GLONASSL1单用户双天线双模GPSL1/GLONASSL1双用户单天线双模GPSL1/GLONASSL11.2.1运行模式说明运行模式分两种：带硬件模式：驱动仿真器硬件，输出一比一实时GPS信号，同时以文件形式输出理论轨迹数据。不带硬件模式：不驱动仿真器硬件，但需要与硬件有通信，以文件形式输出理论数据，生成用于低端仿真器（STR4500，GSS6700）仿真试验必需用的仿真文件数据包。1.3SimGEN安装说明1)解压“SimGENV2.72SR02.rar”，运行其下的“setup.exe”即可。2)首次不带硬件运行时，需勾选菜单栏options-generaloptions-Nohardware(“dummyrun”)，如下：3)更新跳秒文件：“simgen安装路径\SpirentCommunications\SimGEN\DatumFiles\Leapsecondshistory.txt”，更新最新跳秒，注意保持格式一致。4)更新文件“sig_gen.txt”：将“sig_gen.txt”拷贝到“simgen安装路径\SpirentCommunications\SimGEN“路径下。1.4仿真场景要素及设置仿真场景中包含有各种丰富的仿真要素，覆盖信号发射、信号传播、信号接收等通信链路全过程。仿真场景中包含的信息可以用场景要素来进行描述，下图对各要素按层次进行了分类描述。第一类要素可以类比为角色，底层要素可类比为表演角色的具体某个演职人员。显然，将某些具体的演职安排到对应的角色中，通过仿真软件中的模型来进行模拟计算，即可实现一段时间内GPS的仿真。仿真场景仿真起止时间段用户轨迹用户姿态传播路径用户天线导航星座轨道六根数轨迹点位载体姿态点位天线增益方向图天线安装指向+初始姿态外推总集合第一级要素：角色、布景底层要素：演员任取其一任取其一+图1：场景要素结构层次图1.4.1仿真时间设置仿真时间修改时需同时进行：仿真场景时间；GPS星历时间、跳秒时间GPS。仿真场景时间的修改包括：1)仿真场景时间的修改2)星座广播星历时间修改：a)GPS星座与场景时间需同步更新，跳秒修改见1.4.3.1节、星历时间的修改见1.4.3.6.3节。b)Glonass广播星历内容与时间相关，广播星历不能随场景时间更动。双击图示starttime(…….)，弹出界面设置仿真场景开始时间、持续时间，如下：注*：界面所示时间为GPS时间，输入为UTC情况需+对应跳秒值GPS时间需要为6s整数倍跳秒发生的设置，钩中option下的leapsecond项，双击设置跳秒发生时刻即可1.4.2传播路径1.4.2.1电离层的打开与关闭一般只进行电离层模型关闭、固定、模型的设置，不加说明设置使用电离层模型，其他使用默认值，如下：1.4.2.2大气延迟的打开与关闭大气延迟（T