多信号结构GNSS模拟器设计与测试

admin · 发表于 2022-9-20 11:46:19

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GNSS（Global Navigation Satellite System），即全球导航卫星系统，包括美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，以及欧盟正在研发中的Galileo和中国新一代卫星导航系统等。GNSS信号模拟器可用于模拟卫星导航系统所播发的卫星导航信号，可以为GNSS系统级仿真试验提供一种高效的工具。本文研究的多信号结构GNSS模拟器基于FPGA + DSP + DAC + PXIe架构，旨在兼容不同系统、不同信号体制，并具备多通道多级输出测试能力。该GNSS信号模拟器包括上位机基带数据产生模块、中频信号产生模块和射频信号产生模块三大功能模块，本文主要对中频信号产生模块进行研究与设计。首先，本文分析了GNSS系统不同调制方式下卫星信号的结构和主要的信号特性，然后介绍了相应的数学模型，接着给出了模拟器信号生成的整体方案，以及一种基于PXIe机箱结构的模拟器的结构方案，介绍了软件和硬件的功能及构成。然后，本文重点介绍了模拟器L2C、L1C信号的通道结构，并且给出了GNSS信号合成中伪随机码发生器、载波产生模块、导航电文产生模块、码NCO产生模块、正交调制模块的设计和实现方法。其次，本文论述了硬件电路的总体设计，然后介绍了FPGA中的时基系统、初始相位设置、功率控制算法、增星题目的具体设计和实现方法，并给出了DSP与上位机、FPGA的接口协议，以及控制字的计算方法。最后，本文给出了模拟器L2C和L1C信号的测试结果，包括信号调制方式的验证以及与软件接收机捕获、跟踪、定位方面的对接测试，验证了信号的正确性。接下来对基于PXIe架构的模拟器进行了相应测试，包括性能指标测试方法的研究。

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