[发明专利]具有故障模拟功能的GPS接收机模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GPS接收机模拟方法。

背景技术

航空航天飞行器导航系统主要由导航测量设备、导航中心计算机和飞行控制执行机构组 成，如图1所示。导航测量设备主要包括星敏感器、GPS接收机、陀螺等，用于获取飞行器的 空间方位和姿态信息；导航中心计算机根据飞行器的空间方位和姿态信息控制飞行控制执行 机构，从而正确控制飞行器的飞行方向和姿态。其中，GPS接收机主要用于输出秒脉冲信号 并通过GPS广播数据帧向飞行器导航系统的其他设备发布授时数据和定位数据，其在卫星、 洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器设计应用中具有极其重要的地位。

在航空航天飞行器导航系统的设计、开发过程中为了对被测导航系统软、硬件进行全面 考核，通常需要进行大量的半实物仿真和测试工作。由于真实GPS接收机价格昂贵且不便于 故障情况的模拟，因此在对导航中心计算机的软、硬件和飞行控制执行机构的可靠性测试考 核中需要用GPS接收机模拟器代替真实GPS接收机进行测试。目前，市场已有众多的GPS接收 机模拟器产品，但难以找到既可模拟GPS接收机正常工作，又可以进行故障注入和故障模拟 的GPS接收机模拟器产品，且这类模拟器的自行开发难度较大。

发明内容

本发明为了解决现有技术GPS接收机模拟器不能模拟GPS接收机正常工作的同时进行故障 注入和故障模拟的问题，提供一种具有故障模拟功能的GPS接收机模拟方法。

具有故障模拟功能的GPS接收机模拟方法，它是基于GPS接收机模拟器实现的，所述GPS 接收机模拟器由秒脉冲信号驱动器、FPGA、第一RS485收发器、第二RS485收发器、CAN收发 器和CAN控制器组成，所述秒脉冲信号驱动器的秒脉冲驱动信号输入端与所述FPGA的秒脉冲 驱动信号输出端相连，所述第一RS485收发器的串行通讯口与FPGA的第一RS485串行通讯口相 连，所述第二RS485收发器的串行通讯口与FPGA的第二RS485串行通讯口相连，CAN控制器的 控制数据输入/输出端与FPGA的CAN数据输入/输出端相连，CAN收发器的串行通讯口与CAN控 制器的串行通讯口相连；

具有故障模拟功能的GPS接收机模拟方法具体如下：所述FPGA内部固化有正常定位数据 存储区、故障数据存储区、GPS时间计数器、GPS广播数据帧发送请求计数器和六个逻辑状态 机，所述六个逻辑状态机分别为：GPS正常定位数据接收状态机、故障数据接收状态机、模 拟器工作状态管理状态机、GPS时间计时及秒脉冲信号产生状态机、GPS广播数据帧发送请求 状态机和GPS广播数据帧发送状态机，所述六个逻辑状态机工作时钟频率为57.6MHz，秒脉冲 信号驱动器用于向GPS接收机模拟器外部提供秒脉冲信号，正常定位数据存储区用于存储正 常定位数据，故障数据存储区用于存储故障数据，第一RS485收发器用于接收GPS接收机正常 定位数据并发送给FPGA，第二RS485收发器用于接收GPS接收机故障定位数据、故障类型参数 和故障持续时间参数并发送给FPGA。

本发明的模拟方法不但可模拟GPS接收机在正常工作状态下的主要功能，还可以进行故 障参数注入，从而实现GPS接收机的故障模拟。本发明的模拟方法可以代替真实GPS接收机应 用于导航系统设计过程中的半实物仿真和测试，便于对被测导航系统软、硬件进行全面考核 。

附图说明

图1为现有航空航天飞行器导航系统示意图。图2为GPS接收机模拟器的电气原理结构示 意图。图3为GPS正常定位数据接收状态机2-1的工作原理示意图。图4为故障数据接收状态机 2-2的工作原理示意图。图5为模拟器工作状态管理状态机2-3的工作原理示意图。图6为GPS 时间计时及秒脉冲信号产生状态机2-4的工作原理示意图。图7为GPS广播数据帧发送请求状 态机2-5的工作原理示意图。图8为GPS广播数据帧发送状态机2-6的工作原理示意图。图9为 GPS接收机模拟器应用于航空航天飞行器导航系统的结构示意图。

具体实施方式