[发明专利]一种GPS和GLONASS双系统组合模拟器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，具体涉及一种GPS和GLONASS双系统组合模拟器及方法。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System)即“全球导航卫星系统”，是卫星导航系统的统称，包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass(北斗)、欧盟的Galileo系统，可用的卫星数目将会达到100颗以上。就目前现状而言，已建成和投入运行的全球卫星导航定位系统主要有两个，一个是美国的GPS全球卫星定位系统，另一个是俄罗斯的GLONASS系统。它们都能全天候地为全球范围内的无限多用户提供精确的定位等服务。GPS和GLONASS是两个完全独立的系统，当正常运行时，二者所能提供的定位性能相差不大。但GPS系统和GLONASS系统都有其局限性，例如信号微弱、卫星分布不均、GLONASS的正常工作卫星数量不足等等。这样的一些局限性使得GPS和GLONASS系统作为单一手段进行导航定位时，其应用受到很大的限制。在工程测量中，尤其是在城市道路测量中，由于有高楼、树木遮挡卫星信号，以及“多径效应”严重，用单一的GPS手段进行测量，往往因接收不到必需的卫星数而无法定位解算，或者由于干扰，定位测量精度不能满足要求。于是，GPS/GLONASS组合系统应用就应运而生了。GPS/GLONASS组合系统能够在很大程度上克服单一GPS和GLONASS系统的局限性，使用户能够获得更精确、更具可靠性和连续性的标准定位服务，能承担许多单一GPS系统所不能完成的任务，因而，GPS/GLONASS双系统相对于GPS和GLONASS单系统来说有其优势，具有良好的应用前景。

在GPS/GLONASS双系统接收机的开发中，还要考虑GPS/GLONASS双系统卫星导航接收机的应用载体(如航行中的车船，空中的飞机、空间飞行器、导航等)。载体上的GPS/GLONASS接收机通过接收多颗卫星的GPS/GLONASS信号，实时测得运动载体的状态参数(瞬间三维位置和三维速度)。对接收机用户，特别是军用需求的用户，如军用飞机、导弹及航天器一类的高动态用户来说，拥有测试GPS/GLONASS接收机性能的仪器是十分必要的。因为如果直接使用真实的高速环境进行实际测量，成本会很高昂，且不易实现。此时，便需要设计一种GPS/GLONASS双系统组合模拟器来提供高度精确的GPS/GLONASS信号。虽然单个的GPS模拟器和GLONASS模拟器都是在市面上可见的，但是由于GPS和GLONASS两个系统之间本身的差异，如空间卫星不同、工作频率和工作制式不同、星历参数不同、时间系统不同、坐标系不同等，因此对于GPS/GLONASS组合双系统模拟器的设计而言，关键是要解决GPS和GLONASS系统间的坐标系统、时间、时序同步等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种GPS和GLONASS双系统组合模拟器及方法，其主要通过解决GPS和GLONASS系统间的坐标系统、时间系统、时序同步问题来克服GPS和GLONASS两个系统之间的差异，从而能够同时模拟出一个载体在同一时空下所接收到的的GPS和GLONASS卫星信号。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种GPS和GLONASS双系统组合模拟器，主要由上位机和模拟硬件平台构成，所述模拟硬件平台包括DSP信息处理模块和FPGA信号处理模块构成的基带信号处理模块、2个D/A转换模块、上变频模块、以及发射天线或输出电缆；其中基带信号处理模块的DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连；其中FPGA信号处理模块内设有GPS通道和GLONASS通道，且上述两个通道的输出端均与1个D/A转换模块连接；2个D/A转换模块的输出端分别接在同一个上变频模块内设有的2个独立的GPS变频通道和GLONASS变频通道上；上变频模块的输出端与发射天线或输出电缆相连。

上位机读取其内部预存的GPS星历参数、GLONASS星历参数文本文件，并由用户设定接收机的运动轨迹、以及系统模拟时间参数，把数据打包然后通过FPGA信号处理模块发送给DSP信息处理模块；

DSP信息处理模块上述系统模拟时间视为GPS模拟时间T_GPS，并经由GPS时间系统与GLONASS时间系统间的转换公式推算出GLONASS模拟时间T_GLONASS，同时，DSP信息处理模块根据接收机运动轨迹、不同系统的星历参数与相应的模拟时间分别计算出GPS的导航电文、相位和频率信息，以及GLONASS的导航电文、相位和频率信息；