导航卫星信号模拟器软件设计与实现

论文摘要

随着卫星导航服务需求的不断增长,我国将在第一代卫星导航系统的基础上开发未来的“北斗”卫星导航系统。在此背景下,作为接收机测试的有力工具,基于新型导航系统的卫星信号模拟器的研究具有十分重要的意义。本文针对监测接收机和普通导航定位接收机测试的需要,分别对两种导航卫星信号模拟器,特别是其软件设计与实现进行了研究。首先,本文对用于监测接收机测试和普通导航定位接收机测试两种不同应用的模拟器进行了介绍,接着简要介绍了未来“北斗”卫星导航系统的测试仿真系统。在分析了测试仿真系统的优缺点基础上,分析了分离测试仿真系统中接收机测试功能的需求和可行性,并进而提出了用于监测接收机测试的专用型模拟器结构。面向普通导航接收机测试的需要,本文分析并借鉴Spirent公司开发的成熟模拟器结构上的特性,提出了通用型模拟器的结构,并分析了两种模拟器的异同。其次,在分析了应用对象的特征后,本文对两种模拟器各自适用的数学模型进行了介绍,并阐述了模拟器软件设计中的观测值生成原理,而且对通用型模拟器软件SNSS在文件用户、网络用户和联合运行三种运行模式下的运行机制进行了分析。最后,在单元级层面上对SNSS软件生成的卫星轨道、大气传播延迟和伪距等数据进行了正确性验证,并且为了从系统级层面上验证伪距、载波相位和导航电文等数据的正确性,对SNSS软件三种运行模式下的几种典型用户进行了闭环定位测试。闭环测试结果表明SNSS软件生成的伪距、载波相位和导航电文等数据能满足普通导航定位接收机的测试需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景和意义
• 1.1.1 卫星导航技术的发展
• 1.1.2 我国卫星导航系统的进展
• 1.1.3 卫星信号模拟器的研究意义
• 1.2 卫星信号模拟器的研究动态
• 1.2.1 国外研制的GPS 信号模拟器
• 1.2.2 国外研制的非GPS 信号模拟器
• 1.2.3 国内研制的卫星信号模拟器
• 1.3 论文的主要内容
• 第二章 模拟器软硬件结构
• 2.1 测试仿真系统简介
• 2.2 专用型模拟器的结构
• 2.2.1 主流模拟器的结构分析
• 2.2.2 专用型模拟器结构介绍
• 2.3 通用型模拟器的结构
• 2.4 两种模拟器的异同
• 2.5 本章小结
• 第三章 模拟器数学模型
• 3.1 专用型模拟器的相关数学模型
• 3.1.1 卫星轨道
• 3.1.2 电离层延迟
• 3.1.3 对流层延迟
• 3.1.4 多路径效应
• 3.1.5 地球自转误差模型
• 3.2 通用型模拟器的相关数学模型
• 3.2.1 卫星轨道简单模型
• 3.2.2 电离层延迟简单模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 模拟器软件设计关键技术
• 4.1 专用型模拟器观测数据生成
• 4.1.1 伪距生成原理
• 4.1.2 载波相位生成原理
• 4.2 通用型模拟器运行机制
• 4.2.1 独立运行机制
• 4.2.2 联合运行机制
• 4.3 本章小结
• 第五章 数据正确性验证
• 5.1 测试方案
• 5.2 单元级测试
• 5.2.1 卫星轨道验证
• 5.2.2 大气传播延迟验证
• 5.2.3 伪距比对
• 5.3 系统级测试
• 5.3.1 文件用户模式
• 5.3.2 网络用户模式
• 5.3.3 联合运行模式
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果