中冀联合高动态GPS卫星信号模拟器.docx
《中冀联合高动态GPS卫星信号模拟器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中冀联合高动态GPS卫星信号模拟器.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
中冀联合高动态GPS卫星信号模拟器
GNSS-5000A多通道GPS模拟器用户手册
深圳市中冀联合技术股份有限公司
1GNSS-5000A模拟器简介
1.1GNSS-5000A模拟器
GNSS-5000A是一款具备多种功能的简易型便携式GPS模拟器，是为方便用户的测试需求而设计的。
该型号模拟器提供了灵活的上位机软件界面方便用户设置各种测试场景（轨迹，此为扩展功能），一键自动保存上位机设置的场景（轨迹场景）、脱离上位机运行保存的测试场景（轨迹场景），极大方便用户在产线、野外等环境下的测试。
该模拟器在测试、评估及检验接收机定位精度等性能时可代替费用昂贵的模拟器进行现场实验，实时性好、性价比高，方便GPS领域的研发和生产测试等各个环节。
1.2GNSS-5000A模拟器外观
2主要指标及测试图
2.1主要特点
与国内外现有GPS卫星信号模拟器相比，GNSS-5000A卫星信号模拟器具有以下几个特点：
⏹实时信号输出
开机即输出实时射频GPS信号；
利用预存场景时，无需设置；
⏹无限时信号连续输出
星历可自动更新；
无限时连续信号输出，支持接收机24/72小时/无限时连续信号测试；
⏹用户场景参数设置方便
用户运动状态可设：
包括位置、速度、加速度；
可使用用户定义场景文件；
⏹卫星信号状况可视可调
实时显示模拟多通道卫星信息及星空图；
卫星信号功率可调；
⏹操作方便
控制界面一体化设计；
2.2性能指标
⏹信号规模
GPS的L1频点，最多12通道
⏹信号动态参数
最大速度 0～50000m/s
最大加速度 0～1000m/s2
最大加加速度 0～1000m/s3
⏹信号精度
伪距相位控制精度 优于0.02m
伪距变化率精度 优于0.005m/s
通道间一致性0.5ns
⏹信号质量
频率稳定度 ±1x10-8
相位噪声-80dBc/Hz100Hz；-85dBc/Hz1kHz；
-90dBc/Hz10kHz；-95dBc/Hz100kHz；
谐波功率（MAX）-40dBc
杂波功率（MAX）-50dBc
⏹信号功率电平控制
功率范围：
-100dBm至-163dBm
功率精度：
±1dB
⏹参考频率/定制
时钟输出 10MHz
时钟输入 10MHz
⏹电气和物理特性
电源 220V
机箱优质钢板成型，喷涂高温烘漆保护，高强度铝合金面板
重量10kg
尺寸480mm（长）×367mm（宽）×110mm（高）
2.3定位测试结果图
附一组静态测试结果，仅供参考。
3模拟器操作过程
3.1硬件设置
如果是脱机模式（脱离上位机模式），只需要连接电源线，开机即可。
非脱机模式时，用串口线将模拟器上的串口与电脑上的串口相连（或者是用USB转串口线）。
在设置场景模式下，用户自行设置场景（参见3.2节的第二步），启动仿真后，才能启动模拟器，输出射频信号；在非设置景模式下，启动模拟器，无需进行任何设置，就能输出GPS射频信号，在此模式下，仍可以通过上位机软件显示信号状态以及调节功率（在模拟器启动输出信号后，打开上位机界面时，设置好串口号后，直接启动仿真即可）。
这里主要介绍用户自定义场景设置及下载保存。
3.2软件操作
第一步：
运行界面程序，选择“发送snr文件”为场景模式，单击“确定”；“发送traj文件”为轨迹模式（此为扩展功能）。
第二步：
点击
，打开场景编辑器
第三步：
在“InitialPosition”栏中设定经度，纬度，高度
这里包括设定模拟用户的经纬高。
选择输入的经纬度格式以及要模拟的经纬度的大体范围（东经、西经、南纬、北纬）。
经纬度格式中d表示的是度，m表示的是分。
第四步：
在“InitialSpeed”栏中设定东向，北向，高向速度
第五步：
在“其他设置”栏设置是否加入电离层误差仿真和对流层误差仿真，并设定仰角门限
它设定是否修正电离层和对流层误差，仰角门限：
模拟大于设定值的才可见。
一般的，这两个误差修正要选中，“仰角门限”取5度。
第六步：
在“星历文件”栏中加载星历文件
点击“浏览”，选择星历文件
，星历文件从文件夹选取。
第七步：
在“初始时间”栏设置起始时间，需在当前使用星历文件时间段内，取整点设置。
第八步：
在“运动轨迹设置”栏设定轨迹。
点出“type”栏，选定运动类型，如选定const
设定好用户的初始经纬高和东北高向速度以后，这里设定了接下来用户的运动趋势。
其中这个下拉菜单表明了用户的运动类型，分别表示静止或匀速直线运动、匀加速直线运动。
现在以静止或匀速直线运动状态为例说明设定过程：
选定Const之后，接下来选定持续时间，持续时间的值是设定模拟Const的时间为多久。
由于卫星星历每2小时更新一次，为了验证换星历对信号产生的影响，一般选择持续时间为7200s（即2个小时），同时，点击左边一竖排按钮中的Add按钮，点几次就表明持续几个7200s，效果如下：
注意：
本模拟器支持无限时连续测试，时间上受此场景时间的限制。
当准备进行长时间甚至无限时测试时，场景的时间应该相应加长，本模拟器复位时间为8小时，故设置时间要不小于8小时。
根据轨迹要求，添加其它轨迹
第九步：
点击“保存”按钮，保存场景文件。
场景文件一般要保存在
文件夹下。
3.3运行场景
第一步：
点击“设置/RS232串口设置”设置接收机和模拟器的串口，
先选择模拟器的串口号，波特率选择115200，其它串口属性默认不动，点击模拟器端口下的“连接”，点击OK，关闭对话框，串口设定完毕。
左边为接收机的串口的设置。
第二步：
选择文件/打开，选择需要的场景文件
第二步：
点出运行键
，此时接通模拟器电源，模拟器主机启动，约几秒后开始工作，输出射频信号（此处必须要先启动仿真后，方可接通模拟器电源，顺序不可反）。
第三步：
保存场景信息：
当模拟器正常运行后，点击
，此时界面停止接收数据，等到模拟器主机工作指示灯停止闪烁约2秒后并恢复闪烁时，表示数据保存完毕（如果是保存轨迹文件的话时间比较长，大约几分钟）。
保存过程中不能断电，只有当指示灯停止闪烁约2秒后并恢复闪烁时才可以断电，否则数据不能正常保存；此步骤保存时，不可设置功率，如需设置功率保存，则进行步骤四；如不需设置功率，可直接进行步骤五。
第四步：
进行完步骤三后，首先接通模拟器电源，等模拟器正常工作后，打开模拟器操作软件，直接点击
，约2多秒后软件接收到模拟器发来的数据，此时用户可以设置的射频信号输出的功率。
设置好后，重复步骤三后，直接进行步骤五操作。
第五步：
保存完后，关闭上位机界面与关掉模拟器电源，拆下串口线，重新接通模拟器电源，约10多秒后开始工作，输出用户设置的射频信号。
3.4模拟器状态查看
3.4.1SatelliteData
点击界面快捷键
，显示通道卫星数据信息图，图中为各通道卫星的信息。
3.4.2星空图
点击界面快捷键
3，显示可见卫星图，图中显示可见卫星的仰角、方位角和卫星号
3.4.3NMEA数据
下图表示模拟的NMEA数据。
3.4.4位置信息
下图为位置信息视图，显示用户位置详细信息，包括经纬度信息，ECEF坐标信息和x、y、z三个方向的速度。
3.4.5模拟位置实时显示
下图为位置视图，显示用户的经纬度位置。
3.4.6界面总体图
模拟器启动后，上位机界面的整体效果图如图。
模拟器数据、接收机数据等自动保存到根目录下。
3.5模拟器功率设置
点击界面快捷键
，显示信号功率设定界面，如下图所示，先启动模拟器后，才能进行功率设置，设置好后，要点
，其设置保存与保存场景信息操作一样。
功率控制分为整体衰减和通道衰减两部分，整体衰减加上通道衰减的值等于每个通道的衰减值。
输入两部分的衰减值，可以通过拖动滑动条来实现，也可以通过在相应的编辑框中输入数值来实现。
滑动条和编辑框是联动的，即改变滑动条位置则编辑框内容会做相应改变，而往编辑框中输入功率值，则滑动条也会滑到相应的位置。
设定完各通道功率后，点击“设定”按钮，即可完成对各个通道的功率的设置。
4场景设置
4.1场景的定义
场景（Scenario）用于描述接收机在某一特定空间和时间信息，场景包括以下部分：
（1）时间（Time）；
时间定义了模拟器运行的起始和结束时间。
时间采用UTC格式：
日/月/年时：
分：
秒，如18/9/201200:
00:
00
（2）星历（Ephemeris）
星历描述了GPS卫星的位置信息，星历可从IGS网站下载，IGS网站对星历每天更新一次，每天的星历分为12段，每段为2小时。
（2）轨迹（Trajectory）
轨迹定义了接收机载体的位置信息，轨迹通过运动模型表示。
一般的运动模型包括以下几种类型：
匀速直线运动（Const）；
匀加速直线运动（ConstAcc）；
4.2星历和时间
（1）星历文件选择
一个星历文件的有效期为1天，因此当选择一个星历文件后，模拟器便根据该星历模拟当天的卫星信号。
（2）起始时间设置
当选中一个星历文件后，可以设置模拟的起始时间，起始时间的范围是0时0分到23时30分。
4.3轨迹模型
轨迹及相应参数的定义如下表所示：
轨迹
说明
参数1
参数2（，3，4）
Const
保持静止或匀速直线运动
持续时间（s）
N/A
ConstAcc
直线加速
加速度绝对值m/s2）
末速度（m/s）
4.4轨迹设置
轨迹与起始时间相对应，起始时间对应轨迹方程的0时刻，轨迹方程的时间单位为秒（s）。
现举一例子说明场景轨迹设置的方法，例如系统配置的标准的普通动态场景初始化文件的部分轨迹描述如下：
Const 120.000
ConstAcc 5.000 45.000
各句命令含义：
以10m/s速度向西匀速运动（初始速度为10m/s向西），持续时间为120s（匀速运动）；
以5m/s2的加速度加速到45m/s（匀加速运动）；
在进行轨迹编辑时应充分考虑到各段运动方程的添加、删除、修改，当选中某一行时，可以改变其运动模型和参数。
4.5场景实例
4.5.1静态场景
场景文件名：
Static01
生成时间：
2011.05.21
场景设计者：
***************************************
初始化信息
经度：
116
纬度：
40
格式：
ddd.dddddd
高度（m）：
50
***********初始速度***************
东向速度（m/s）：
0
北向速度（m/s）：
0
高向速度（m/s）：
0
*************其他设置***************
电离层误差仿真（Yes/No）:
Yes
对流层误差仿真（Yes/No）:
Yes
仰角门限（度）：
5
************星历文件*******************
brdc1400.txt
***********初始时间*******************
月/日/年：
5/20/11
时分：
12.00
************运动轨迹设置*************
1：
const 7200.000 //静止7200s
4.5.2动态场景
场景文件名：
Dynamic01
生成时间：
2011.05.21
场景设计者：
***************************************
初始化信息
经度：
116
纬度：
40
格式：
ddd.dddddd
高度（m）：
50
***********初始速度***************
东向速度（m/s）：
100
北向速度（m/s）：
0
高向速度（m/s）：
0
*************其他设置***************
电离层误差仿真（Yes/No）:
No
对流层误差仿真（Yes/No）:
No
仰角门限（度）：
5
************星历文件*******************
brdc1400.txt
************初始时间****************
月/日/年：
5/21/11
时分：
12.00
***********运动轨迹设置************
1：
const 7200.000 //匀速运动7200s
升级会员 