《导航卫星信号模拟器软件设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《导航卫星信号模拟器软件设计与实现（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、升粪号堕2 S 学号 旦鲤匹L 一 击轻 垒赶 工学硕士学位论文 导航卫星信号模拟器软件设计与实现 硕士生姓名罗益鸿 学科专业控制科学与工程 研究方向导航、制导与控制 指导教师胡小平教授 国防科学技术大学研究生院 - - O O A 年十一月 国防科学技术大学研究生院硕十学何论文 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丌发未来 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
2、。 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S p i r e n t 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S
3、 N S S 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S N S S 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S N S S 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S N S S 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。 主题词：卫星导航；信号模拟器；接收机测试；软件设计；数据验证 第1 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 A B S T R A C T A st h ei
4、n c r e a s i n gd e m a n d so fs a t e l l i t en a v i g a t i o ns e r v i c e s C h i n aw i l ld e v e l o pi t s f u t u r e - g e n e r a t i o n “B D n a v i g a t i o ns a t e l l i t es y s t e mo nt h eb a s i so fi t sf i r s tg e n e r a t i o nn a v i g a t i o n s a t e l l i t es y
5、s t e m A n dn O W ，i ti sv e r ym e a n i n g f u lt om a k er e s e a r c ho n “B D - 2 s a t e l l i t es i g n a l s i m u l a t o r ，w h i c hi st h ei m p o r t a n tm e a s u r i n gi n s t r u m e n to fr e c e i v e r T om e e tt h et e s tn e e d so f m o n i t o r i n gs t a t i o nr e c
6、e i v e ra n dg e n e r a ln a v i g a t i o nr e c e i v e r ，t w ot y p e so fs a t e l l i t en a v i g a t i o n s i g n a ls i m u l a t o r s ，e s p e c i a l l yt h es o f t w a r ed e s i g n ，w e r es t u d i e di nt h et h e s i s F i r s t l y ，a ni n t r o d u c t i o no ft w oa p p l i
7、c a t i o nt y p e so fs i g n a l s i m u l a t o r sw a sp r e s e n t e d ， i n c l u d i n gm o n i t o r i n gs t a t i o nr e c e i v e rm e a s u r e m e n ta n dg e n e r a ln a v i g a t i o nr e c e i v e rm e a s u r e m e n t A n dt h e nt h eT e s t i n gS i m u l a t i o nS y s t e mo
8、ff u t u r e B D n a v i g a t i o ns a t e l l i t es y s t e mW a sb r i e f l y i n t r o d u c e d O nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fT e s t i n gS i m u l a t i o n S y s t e m ，t h ed e m a n da n df e a s i b i l i t yo fs e p a r a
9、t i n gr e c e i v e rt e s tf u n c t i o nf r o mT e s t i n gS i m u l a t i o n S y s t e mW a sa n a l y z e d ，a n dt h es t r u c t u r eo fS p e c i a lS i g n a lS i m u l a t o ru s e dt o t e s tm o n i t o r i n g r e c e i v e rW a sg i v e nt h e n T ot e s tg e n e r a ln a v i g a t
10、i o nr e c e i v e r ，a f t e rd r a w i n gl e s s o n sf r o mt h e s i g n a ls i m u l a t o rs t r u c t u r ef e a t u r e so fS p i r e n tC o m m u n i c a t i o n s ，t h es t r u c t u r eo fG e n e r a lS i g n a l S i m u l a t o ra sw e l la si t sd i f f e r e n c ef r o mS p e c i a lS
11、 i g n a lS i m u l a t o rW a sp r e s e n t e d S e c o n d l y ，t h em a t h e m a t i c a lm o d e l so ft w os i g n a ls i m u l a t o r sw e r ei n t r o d u c e da f t e rs t u d y i n g t h ef e a t u r e so fs i m u l a t o ru s e r s ，a n dt h e nt h et h e s i sp r e s e n t e dt h eo b
12、s e r v a t i o ng e n e r a t i o n p r i n c i p l e so fS p e c i a lS i g n a lS i m u l a t o ra n da n a l y z e dt h eo p e r a t i n gm e c h a n i s m so fS N S Si nt h r e e r u n n i n gm o d e s ，w h i c hi st h es o f t w a r eo fG e n e r a lS i g n a lS i m u l a t o r F i n a l l y ，
13、u n i tl e v e lv a l i d a t i o n s o fs a t e l l i t e o r b i t ，a t m o s p h e r ep r o p a g a t i o nd e l a y a n d p s e u d o - r a n g et h a tg e n e r a t e db yS N S Sa r ec a r r i e do u t ，a n dc l o s e d - l o o pp o s i t i o n i n gt e s t so f s e v e r a lk i n d so ft y p i
14、 c a lu s e r si nt h r e eS N S Sr t m n i n gm o d e sw e r ep r o c e s s e di no r d e rt ov a l i d a t e p s e u d o - r a n g e ，c a r t i e rp h a s ea n dn a v i g a t i o nm e s s a g e i ns y s t e ml e v e l C l o s e d - l o o pp o s i t i o n i n gt e s t r e s u l t si n d i c a t et
15、h a tt h ep s e u d o r a n g e ，c a r r i e rp h a s ea n dn a v i g a t i o nm e s s a g eg e n e r a t e db yS N S S c a nm e e tt h en e e d so fg e n e r a ln a v i g a t i o nr e c e i v e rt e s t K e yW o r d s ：s a t e l l i t en a v i g a t i o n ；s i g n a ls i m u l a t o r ；r e c e i v e rt e s t ；s o f t w a r ed e s i g n ；d a t a v a l i d a t i o n 第1 I 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 图目录 图2 。1 测试仿真系统结构8 图2 2 专用型模拟器系统结构1 0 图2 3 专用型模拟器软件主要模块图1 l 图2 4S N S S 软件数据流图1 3 图2 5 两种模拟器的用途1 4 图3 1 卫星轨道计算模型1 7 图3 2 电子密度与高度关系图1 8 图3 3 倾斜因子与穿刺点2 0 图4
