[发明专利]基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置及构建法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星信号模拟器，尤其涉及一种基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置及其构建方法。它属于卫星定位导航技术领域。

背景技术

在卫星导航定位系统中，导航接收机安装在载体上，其接收的信号含有载体动态引起的多普勒频移，同时信号经过空间传播，不可避免地受到各种误差源的影响，信号在接收时刻的状态已不同于发射时刻状态，这种差别与载体位置、动态特性、测量时间、应用环境等有关。信号模拟器作为卫星导航系统和各种接收设备研制的关键环节和测试工具，能够在卫星不在轨的条件下为导航系统中的地面系统研制、建设和测试提供一个可靠、稳定、准确和易用的仿真和测试环境。卫星信号模拟器能够灵活模拟各类测试环境，检验载体武器和地面系统的功能和性能指标是否满足研制要求、信息流程及处理算法是否合理、各模块之间接口关系是否正确，从而为系统验收及实弹实验提供依据，同时对整个系统的能力进行评估。在卫星信号实时模拟过程中，实时可见星判断和增减可见星操作是一项关键技术难点。

载体高动态环境下的可见星判断通过计算卫星与接收机之间的仰角和方位角实现。通过星历中轨道参数和卫星初始参数计算得到卫星的位置，再根据接收机的运动轨迹计算出二者的相对位置，利用卫星与接收机之间的仰角计算进行可见星判断。

信号模拟器的可见星计算原理是以载体接收机天线位置为原点，建立相对坐标系，计算卫星在该坐标系中的位置，从而计算出卫星相对于接收机天线的仰角，进而判断卫星是否可见。这部分的步骤如下：

1.以导航接收机天线位置为原点，XoY平面与地球相切，Y轴指向正北，X轴在XoY平面内与Y轴垂直指向东，Z轴与XoY平面垂直指向地球球体外侧。计算出卫星在该坐标系中的位置(X，Y，Z)。

2.计算出卫星相对于接收机天线的仰角EL。

EL=arctan(ZX2+Y2)·180/π]]>

3.由仰角判断该颗卫星是否可见。

设立可见星仰角门限EL_MIN，如果EL≥EL_MIN，则该颗卫星可见，否则该颗卫星不可见。由于当卫星仰角十分接近0°时，由电离层引起的测距误差会急剧增大，所以一般设置EL_MIN在5°左右。

当模拟器进行真实卫星信号的长时间模拟时，需要根据载体运动状态实时计算卫星与接收机的相对位置，并进行可见星判断。在仿真过程中必然会出现卫星增加或减少的现象，在此情况下，只有保证新出现卫星或即将消失卫星信号模拟通道与其他正常信号模拟通道时序完全同步且位置计算精确，才能使得整个模拟器系统工作正常，否则将出现信号模拟误差和信号阶跃现象，会极大地影响模拟器的模拟精度和工作连续性。

基于以上特点，本专利发明了一种具有实时信号模拟功能的同步增减可见卫星的方法，实现高动态环境下卫星信号的长时间正确模拟。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种基于实时卫星信号模拟器同步增减可见卫星装置及其构建方法，以解决现有技术中的不足。