卫星信号模拟器的应用研究

王佳淼

摘 要：卫星信号模拟器可以提供信号源，帮助卫星完成导航，在航空领域广泛应用，包括GPS卫星定位、卫星导航以及多通道卫星信号等，这几方面的应用都体现了专业的技术性。卫星信号模拟器的应用，可以帮助科研人员检测科研方案是否具有可行性，完成测验。

关键词：卫星信号模拟器；GPS；卫星导航；多通道

现在，世界上一共有四个卫星定位系统，而随着卫星定位系统的研发，卫星信号模拟器的应用也逐渐加深。其应用原理是：以载体对信号特征的影响，模拟不同的接受信号，为导航机的研发提供数据参考，制造出一个虚拟的空间。卫星信号模拟器会在GPS定位、卫星导航以及多通道卫星信号应用。

1 GPS卫星信号模拟器

GPS卫星信号模拟器的设计思路：根据物体的运动，分析其运动的规律，用GPS接收其发出的信号，对接收机的定位功能进行测试。该模拟器可以在某个时间，同时接收多个卫星发出的信号，并根据对这些信号的判断，判断卫星所在的位置与坐标，以及与接收机之间的距离。而随着卫星位置与距离的改变，预判的卫星到达时间也会随之改变。所以，模拟器的很多工作模式都是，模拟器接收处于不同位置及动态卫星发出的信号，通过信号的时延、衰减等，调整控制模块，改变信号。当模拟器的仰角只有5°时，它可以接收到12颗卫星发出的信号，通道数目最多为12个。它有以下功能：可验证接收机可以追踪卫星的发出的信号，不管卫星在哪一地区，或是不同的速度与加速度，并且，它还可以根据卫星运行轨迹的变化，精准定位。另外，因为信号传输会产生不同的信号比，该模拟器可以在不同的情况下，捕捉到信号，对信号进行跟踪。

GPS卫星信号模拟器主要分为两部分，分为软件和硬件。软件中，仿真控制是保证其运行的核心，会记录卫星的星历，改变用户的状态等，控制硬件的运行，而硬件则会读取软件内的信息，并根据这些信息处理信道中的内容，做扩频调制处理，把接收到信号变成一个中频信号波形，从而确定卫星的位置。

2 卫星导航信号模拟器

以GPS卫星信号模拟器技术为基础，研发出来的卫星导航信号模拟器技术，可以让研究人员对芯片与终端进行测试，测试其是否具有可行性。这一模拟器可以对一个系统进行检测，同时也可以多个系统进行检测，它模仿出卫星运动轨道的同时，也可以建立一个与之对应的终端的运行轨道，模仿它的运动状态。除此之外，它还可以根据卫星运动的特点，预先设定轨道，让其变成一个卫星导航模拟信号，或是接收计算机做出的模拟信号，根据现有的载体，以及影响卫星运动的多种因素，模拟出卫星运动的不同场景，把模拟的影像放在三维立体空间内，制作出卫星运动的形态及动画，给出模拟信号。信号模拟源给出的信号有明显的特征，从中可以发现信号传播后产生的反应。

从以上内容可以分析出，卫星导航模拟信号可以根据不同载体的特点，模拟出其发出的信号，并运用这一信号完成测试，具有很强的信号仿真能力，以及可操作性。其优势是包括以下几点：

首先，可控性与可重复性，可控性是指检测人员可以根据实际情况调整各项误差，或者是在检测途中关闭某颗卫星的发出的信号。而可重复性是说能够多次以同一种环境和条件对终端进行测试。

其次，广泛性与信号可用性。广泛性是指其可以在不同的动态中，模拟卫星运动的动态，完成终端测试。信号可用性主要针对空间导航系统来说，它可以接收在建或是已经建成导航系统的信号，加以应用。

最后，节约成本是说用模拟器完成测试，可以减少人力、物力的消耗，减少使用的成本，提高工作效率。

3 多通道卫星信号模拟器

多通道卫星信号模拟器的工作原理：该模块工作时，会通过三个模块完成工作，分别是导航电文的生成、C/A码发生器以及载波生成。首先，系统會通过第一个模块，生成导航电文，把确定的动态距离变成动态测距码，改变载波。接着，把生成的这些数据用不同的内容用相乘的方式变成信号，最后把信号输出。其主要采用的软件是VC++6.0，硬件则是EPGA技术，这两种技术的结合，可以让模拟器与计算机建立连接，通过计算机的操作控制模拟器的各项操作，有稳定的性能，并且，它还可以测试卫星信号在多普勒效应下的变化，可以推出一种高动态的信号源。

4 结语

综上所述，卫星信号模拟器的应用分为很多方面，比如GPS卫星信号模拟器、卫星导航信号模拟器、多通道卫星信号模拟器等，这三种模拟有各自的工作原理与优势，可以体现出卫星信号模拟器应用的广泛性，以及应用行业的特殊性，都表面了它具有的优势，推进航空科研工作的进行，加快航空事业的建设，促进其发展。

参考文献：

[1] 刘丽丽，王可东.卫星信号模拟器研究现状及发展趋势[J].全球定位系统，2012，03：58-62.

[2] 任鹏飞.浅谈卫星导航信号模拟器的应用[J].卫星与网络，2012，09：58-59.

[3] 贾科军，柯熙政.高动态GPS卫星信号模拟器设计与实现[J].宇航计测技术，2014，05：1-6.