GNSS原理及测试方案

GNSS原理及测试方案GNSS原理及测试方案|2SMBV100A矢量信号源GNSS选件lGNSS(globalnavigationsatellitesystem)包括lGPS（GlobalPositioningSystem)，美国lGLONASS,俄罗斯lGalileo，欧盟lCompass/北斗导航系统，中国GNSS原理及测试方案|3GPSlGPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系统，属于美国建设、维护的卫星导航系统，也是目前应用最为广泛的卫星导航系统。它是一个被动式定位的卫星导航定位系统，由美国陆海空三军于20世纪70年代联合研制。lGPS由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成卫星星座，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，卫星距离地球表面的平均高度为20000公里，运行速度为3800m/s，运行周期为11时58分。GNSS原理及测试方案|4GLONASSl前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也是由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。lGlonass系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8度。l美国GPS系统不同的是Glonass系统采用频分多址方式，根据载波频率来区分卫星（GPS是码分多址，根据调制码来区分卫星）。每颗Glonass卫星发射的两种载波频率分别为：L1=1602+0.5625*k(MHz)和L2=1246+0.4375*k(MHz)其中，k=1~24,为每颗卫星的频率编号。GNSS原理及测试方案|5GALILEOlGalileo系统原理同GPS相似，可以覆盖全球的导航和定位功能，为用户提供误差不超过1米的高精度、高可靠性的定位服务。lGalileo系统的基本结构包括星座与地面设施、服务中心、用户接收机等，卫星星座由30颗卫星组成（27颗工作卫星和3颗备用卫星），卫星采用中等地球轨道，均匀分布在高度约为23616Km的3个中高度园轨道面上，倾角为56度。卫星的设计寿命为20年，卫星信号采用4种位于L波段的多载频来发射，其频率分别为：E5a：1176.45MHz、E5b：1207.14MHz、Eb：1278.75MHz、E1:1575.42MHzlGalileo系统的主要特点是向用户提供公开服务、安全服务、商业服务、政府服务等不同模式的多服务，它除了具有全球导航定位功能外，还具有全球搜寻救援功能。GNSS原理及测试方案|6COMPASSlCompass即北斗卫星导航系统，是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继GPS、Glonass之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具有短报文通信能力。l北斗系统的空间端由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，地面端包括主控站、注入站和监测站等若干地面站。用户端由北斗用户端以及与其他卫星导航系统兼容的终端组成。l北斗卫星信号使用如下三个频段：B1：1559.052~1591.788MHzB2:1166.22~1217.37MHzB3:1250.618~1286.423MHzGNSS原理及测试方案|7典型GNSS接收机测试l冷启动/温启动/热启动条件下的首次定位时间(TimeToFirstFix)l定位精确度(相对和绝对定位精确度，移动定位精确度)l灵敏度测试(捕获灵敏度,跟踪灵敏度)l重新捕获时间l干扰测试l多径测试l变化对流层和电离层条件下测试GNSS原理及测试方案|8l模拟信号产生如真实世界对接收机的影响l在实验室可控环境下可获得l可重复l可控制l精确l多功能l不同的测试项目用于评估接收机特性，包括首次定位时间，精确度，灵敏度…l不同的测试场景可以应用于测试，包括不同数目的卫星，卫星功率，地理位置以及环境条件…l基于以上的测试需求，卫星模拟器应尽提供灵活性以供客户自定义测试场景SMBV100A的GNSS选件是理想的解决方案卫星模拟GNSS原理及测试方案|9模拟模式GPS(C/A-code,P-Code),Glonass,Galileo，Beidoul静态模式l静态卫星l用户自定义时间偏移，功率，多普勒频移，初始载波相位l自动定位模式l基于自定义星历文件，位置和时间的动态l根据GPS场景自动优化卫星位置l无仿真时间限制自动进行卫星的交换l自动模拟卫星位置和功率的变化l自定义定位模式l基于自定义星历文件，位置和时间的动态l自定义卫星位置l自定义卫星交换和卫星功率的调整l自定义导航信息(需要配置K65选件)lGNSS混合配置(最多支持24颗卫星模拟)l多种制式和多种模式混合使用GNSS原理及测试方案|10实时显示GPS(C/A-code,P-Code),Glonass,Galileo,Beidoul天空视角显示卫星当前位置和状态（激活或者未激活）。当选择自动定位模式，可观察到真实世界的卫星消失和重现现象l地图视角显示接收机当前的位置，可观察到接收机的运行轨迹GNSS原理及测试方案|11功率模式GPS(C/A-code,P-Code),Glonass,Galileo,Beidoul自动功率模式自动调整模拟卫星的功率，依据l卫星至用户间的距离l信道参数l标准功率调整参数（只针对混合GNSS配置）l用户功率模式l动态功率控制，单个卫星的实时功率控制l可以用于检测接收机在某些场景下的重新捕获时间，比如车辆在接收机旁驶过或者接收机被大树遮挡。GNSS原理及测试方案|12SMBV100A信号源GPS信号模拟l支持频率L1/L2C/A编码6颗GPS卫星SMBV-K44GPS/-K65AssistedGPS/-K93GPSPCodeGNSS原理及测试方案|13AssistedGPS(A-GPS)SMBV-K65l在长时间的未工作状态或者位置的突然变换（飞行器）通常GPS接收机的首次定位时间最长达12.5分钟（需要接收完整的卫星星历文件）lA-GPS通过移动通信网络的协助提高GPS接收机的启动性能（首次锁定时间）l协助数据包含卫星轨迹，位置等数据，由邻近的基站传送给具备GPS能力的移动手机l可以使得GPS接收机快速锁定理想卫星以获得当前位置信息lA-GPS使得在恶劣卫星信号条件下同样可以锁定位置l高大建筑遮挡卫星信号l建筑物室内环境GNSS原理及测试方案|14GPSP-CodeSMBV-K93lSMBV-K44民用应用支持粗略捕获(C/A)码l美国军方应用使用精确的P码信号，使用高10倍的采样速率提供更高的精确度。lL1频率,C/A+P码信号同时发送lL2载频只发送P码信号lP码信号通常命名为P(Y)–Y标准需要额外加密lSMBV100A支持C/A+P混合模式8颗卫星l支持所有模式(静态,自动和自定义定位）l测试P(Y)编码接收机lP编码公开，SMBV100A支持lD编码严格保密l测试接收机通常设置工作在P编码无D编码加密状态GNSS原理及测试方案|15SMBV100A信号源Galileo/Glonass/Beidou信号模拟l支持频率E16颗Galileo卫星SMBV-K66Galileo/-K67AssistedGalileol支持频率L1/L2民用编码6颗Glonass卫星SMBV-K94Glonass/-K95AssistedGlonassl支持频率B16颗Beidou卫星SMBV-K107BeidouGNSS原理及测试方案|16SMBV100A信号源GBAS信号模拟l支持11个GBAS频率信道模拟l支持用户自定义Waypoint文件产生GBAS信号GNSS原理及测试方案|17模拟移动场景SMBV-K92l移动场景模拟用户定义轨迹的接收机移动l支持waypoint格式l逗号分离waypointsl运动描述l可导入NMEA文件lwaypoint重复周期最小12小时，加装SMBV-B55后重复周期最大4天GNSS原理及测试方案|18模拟多径场景SMBV-K92l多径传播通常发生在信号通过不同路径到达接收机天线l由建筑物，山峰和大树导致信号的发射和散射导致l多径传播条件通常会使接收机位置精确度，降低首次定位时间或者降低重新捕获时间lSMBV100A支持定义每颗卫星的多径场景l信道预算:lGPS16条多径lGalileo12多径l混合模式12至16条多径l每条多径的附加延迟，功率和多普勒频移和载波相位都可以单独定义GNSS原理及测试方案|19阻挡模拟SMBV-K101l自定义接收机周围的建筑物参数l距离l长度l高度l适合静态位置模拟(非移动接收机)GNSS原理及测试方案|20天线方向图SMBV-K102lGPS接收机位于车内l某些卫星信号会被车体阻挡l同样的测试适用于智能手机或平板电脑…ReceiverinthecarGNSS原理及测试方案|21姿态模拟SMBV-K103l两架喷气式战斗机接收同样的卫星信号吗?GNSS原理及测试方案|22姿态模拟SMBV-K103l天线的位置非常重要l如果战机旋转，将不能接收到GPS信号l通过预定义姿态文件，可以模拟战机旋转时的信号变化状态典型的GPS接收机位置XXXXXXGNSS原理及测试方案|23旋转SMBV-K103l飞行器使用GNSS进行目的地搜索lGPS天线通常固定在飞行器周围l为了保持飞行状态稳定，飞行器通常旋转前进lGNSS信号进入接收机，带有AM调制效应GNSSantennaspinningGNSS原理及测试方案|24旋转SMBV-K103l因为自身旋转，飞行器通常只有一个天线在极短的时间可以接收到GNSS信号l典型的飞行器配置4个天线spinningGNSSantennaGNSS原理及测试方案|25旋转SMBV-K103l怎样产生多天线GNSS信号？l每个天线，根据其位置接收到不同卫星的不同信号l每个GNSS天线需要一个GNSS模拟器l使用多个SMBV信号源以及同样的设置配置l使用主-从机模式设置10MHzBasebandClock+TriggerSyncMasterSyncSlave10MHzSyncSlaveSyncSlave10MHzCLKOUTCLKINCLKINCLKINREFOUTREFOUTREFOUTREFINREFINREFINMARKER1TriggerTRIGExternalTriggerCLKOUTCLKOUTGNSSantenna1GNSSantenna2GNSSantenna3GNSSantenna4GNSS原理及测试方案|26GNSS信号干扰GNSSsimulatorJammingsourceGNSSreceiverasDUT+l需要GNSS模拟器:l产生位置固定的导航信号l定义每颗卫星的精确电平l需要干扰信号源l产生各种干扰信号(CW,脉冲信号，宽带信号)l高电平精度lOftentobeseen:lLevelmonitoringwithSAofjammingsignalasthisvariesfordifferentsignalsforaccuratedefinitionofJ/SGNSS原理及测试方案|27ThankYou!