一键式简便gps模拟器的制作方法
专利名称：一键式简便gps模拟器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及GPS卫星导航领域，具体涉及一种一键式简便GPS模拟器。
背景技术：
在GPS接收机生产、调试、研究过程中，需要测定接收机对卫星信号接收及定位性 能，以及接收机在弹载等复杂环境下的定位可用性，要获得这样的统计特性，不可能进行大 数量的实际飞行验证。为方便地在实验室静态环境下实现这类测试，根据相对运动原理，不 必把接收机放在导弹、星船等空间设备上，只需要模拟器模拟出接收机在这些轨迹下所接 收到的导航卫星信号，在室内对静止接收机测试，接收机的定位结果就是模拟器所预先设 定的轨迹，可以方便测试接收机在高空、高速运动条件下定位效果，这样节约了接收机的测 试成本。根据这样的应用需求，GPS模拟器便应运而生。GPS模拟器就是模拟产生GPS系统 的所有卫星导航信号，为GPS接收机的研制开发、测试提供仿真环境，它是卫星导航系统和 接收机研制的关键仪器。然而传统的GPS模拟器在进行模拟工作时，需要与上位机(PC机) 配合使用，上位机经串口与GPS模拟器进行通信，通过上位机设定模拟器的工作模式选择、 仿真场景管理、仿真参数配置等参数来实现上位机对GPS模拟器控制与显示，以完成GPS模 拟信号的输出。因此设备体积庞大、难以携带，不方便用户在野外等环境下的测试；此外，上 位机内复杂的模拟器软件的操作，对于普通用户特别是新用户而言也显得较为复杂。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是传统GPS模拟器难以携带、操作复杂等不足， 提供一种一键式简便GPS模拟器。为解决上述问题，本实用新型所设计的一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以 及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/ A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处 理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有 的GPS信号输出口相连；所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输 入端与壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模 块。上述方案所述场景数据模块内事先预存有动态场景参数和静态场景参数。为了扩展其通用性，同时能够实现自定义场景设置，所述壳体上最好设有串行接 口，该串行接口的输出端与FPGA信号处理模块相连。通过该串行接口可将本实用新型与上 位机相连，这样便可通过上位机内的模拟器软件编辑场景，为用户提供更加丰富的场景选 择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑更加复杂的轨迹。上述方案所述壳体上还设有信号衰减旋钮，该信号衰减旋钮串接在上变频模块和 GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮的输入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮 的输出端与GPS信号输出口的输入端相连。通过调节信号衰减旋钮实现本实用新型模拟信号的衰减输出。为了对本实用新型的各项设置及运行过程进行直观地显示，上述所述壳体上最好 还设有液晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相连。与现有技术相比，本实用新型场景数据模块内预存有用户常用的场景参数，这样 用户可通过壳体上设有的场景设置按键即能够方便地实现各种测试场景的设置，因而可以 抛弃上位机，减小设备体积、便于携带，以方便用户在野外等环境下的测试；此外，通过设 置串行接口来实现本实用新型与上位机的连接，通过上位机为用户提供更加丰富的场景选 择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑更加复杂的轨迹。
图1为本实用新型一种一键式简便GPS模拟器的原理框图。
具体实施方式
参见图1，为本实用新型一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有 的模拟电路。模拟电路为GPS模拟器的核心，其主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理 模块、D/A转换模块和上变频模块组成。DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA 信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体 上设有的GPS信号输出口相连。为了能够脱离上位机，而直接在GPS模拟器上进行场景的 设置，本实用新型所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与 壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。场景 数据模块内预存有用户常用的测试场景信息，在本实用新型优选实施例中，场景数据模块 内预存有动态场景参数和静态场景参数。如场景数据模块内预存有纬度、经度、高度、仿真 起始时间和持续时间等静态场景参数；以及初始纬度、初始经度、初始高度、初始东向速度、 初始北向速度、初始高向速度、仿真起始时间和持续时间等动态场景参数。此时，通过切换 场景选择按键上的“动态场景模式”和“静态场景模式”来实现不同测试场景的切换控制。当用户需要更加丰富的场景选择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑 更加复杂的轨迹时，本实用新型的壳体上还设有串行接口，该串行接口的输出端与FPGA信 号处理模块相连。此时，可将上位机连接在串行接口上，并将场景选择按键调至“自定义场 景模式”。通过该串行接口将本GPS模拟器与上位机进行通信，这样即可通过上位机内设的 模拟器软件是对GPS模拟器进行控制与显示，两者配合使用来实现卫星信号模拟功能。上 述模拟器软件可以实现工作模式选择、仿真场景管理、仿真参数配置、仿真数据记录以及测 试性能评估等，其主要由场景编辑、仿真控制、星座仿真、状态监测以及外部接口等软件模 块组成。其中场景编辑完成场景创建、配置与管理，支持仿真时间设置、卫星星历编辑、仿真 误差设置、用户轨迹编辑与参数配置等。本实用新型的壳体上除了设有场景选择按键外，还包括有开关和信号衰减旋钮等 控制按键。信号衰减旋钮串接在上变频模块和GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮的输 入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮的输出端与GPS信号输出口的输入端相 连；通过调节信号衰减旋钮来控制GPS模拟器输出信号的衰减率。如在本实用新型优选实 施例中，GPS模拟器的信号模拟器初始信号为_90dBm，通过调节信号衰减旋钮即可提供粗衰减(士 IOdB)和精衰减(士 IdB)。为了能够更为直观地对GPS模拟器各项设置和运行情况 进行显示，所述壳体上还设有液晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相 连。 本实用新型的信号模拟基于DSP+FPGA+D/A+RF硬件平台。其中DSP信息处理模 块主要功能包括完成导航电文解码和星历参数提取；根据星历参数计算所模拟卫星的位 置、速度，并结合载体的位置、速度、时间信息，建立卫星信息。进而推算出卫星信号传播延 迟和多普勒频移等基本信息；建立各种误差模型，主要包括多路径误差、虚拟原子钟误差、 电离层误差、对流层误差、地球自转误差等，根据模型计算误差，生成修正和改变卫星信号 状态的参数；根据上位机提供的载体运动轨迹参数，进行高动态NCO模拟；DPS和FPGA的 NCO模拟误差的实时校正。其中FPGA信号处理模块主要功能包括通道控制信息及当前 模拟导航电文数据和相位延迟等仿真信息提取，同时生成当前通道状态和NCO模拟校正数 据；导航卫星信号的伪码和载波发生器实现，包括仿真通道实现伪码灵活可配，以及初始码 相位和载波相位设置；高动态信号码NCO和载波NCO的实现，完成导航电文的伪码调制与载 波调制；完成模拟器各通道数字中频信号的调制；接收场景数据模块或上位机发送的功率 控制指令，实现调制信号的功率控制；完成D/A数模转换芯片的初始和控制寄存器设置；完 成系统间的数据通信，包括串口驱动设计，读写数据的发送、接收和缓存。D/A模块实现数字 中频信号转换为模拟信号。上变频模块对输入的标称中频模拟信号进行混频、滤波，上变频 到GPS的标称射频频率1575. 42MHz，与实际环境的GPS卫星发射的信号一致。最后的射频 信号接到GPS信号输出口发射出去，供接收机测试。
权利要求1.一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要 由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理 模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上 变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有的GPS信号输出口相连；其特征在于所述模 拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与壳体上设有的场景选择按 键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述场景数据模块内 预存有动态场景参数和静态场景参数。
3.根据权利要求1或2所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设 有串行接口，该串行接口的输出端与FPGA信号处理模块相连。
4.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设有信 号衰减旋钮，该信号衰减旋钮串接在上变频模块和GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮 的输入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮的输出端与GPS信号输出口的输入端 相连。
5.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设有液 晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相连。
专利摘要本实用新型公开一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有的GPS信号输出口相连；所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。本实用新型具有体积小、易于携带、操作方便的特点。
文档编号G09B9/00GK201936012SQ20102069643
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者孙希刚, 孙希延, 庞峰, 施浒立, 纪元法, 胡正群 申请人:桂林电子科技大学
技术领域：
本实用新型涉及GPS卫星导航领域，具体涉及一种一键式简便GPS模拟器。
背景技术：
在GPS接收机生产、调试、研究过程中，需要测定接收机对卫星信号接收及定位性 能，以及接收机在弹载等复杂环境下的定位可用性，要获得这样的统计特性，不可能进行大 数量的实际飞行验证。为方便地在实验室静态环境下实现这类测试，根据相对运动原理，不 必把接收机放在导弹、星船等空间设备上，只需要模拟器模拟出接收机在这些轨迹下所接 收到的导航卫星信号，在室内对静止接收机测试，接收机的定位结果就是模拟器所预先设 定的轨迹，可以方便测试接收机在高空、高速运动条件下定位效果，这样节约了接收机的测 试成本。根据这样的应用需求，GPS模拟器便应运而生。GPS模拟器就是模拟产生GPS系统 的所有卫星导航信号，为GPS接收机的研制开发、测试提供仿真环境，它是卫星导航系统和 接收机研制的关键仪器。然而传统的GPS模拟器在进行模拟工作时，需要与上位机(PC机) 配合使用，上位机经串口与GPS模拟器进行通信，通过上位机设定模拟器的工作模式选择、 仿真场景管理、仿真参数配置等参数来实现上位机对GPS模拟器控制与显示，以完成GPS模 拟信号的输出。因此设备体积庞大、难以携带，不方便用户在野外等环境下的测试；此外，上 位机内复杂的模拟器软件的操作，对于普通用户特别是新用户而言也显得较为复杂。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是传统GPS模拟器难以携带、操作复杂等不足， 提供一种一键式简便GPS模拟器。为解决上述问题，本实用新型所设计的一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以 及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/ A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处 理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有 的GPS信号输出口相连；所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输 入端与壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模 块。上述方案所述场景数据模块内事先预存有动态场景参数和静态场景参数。为了扩展其通用性，同时能够实现自定义场景设置，所述壳体上最好设有串行接 口，该串行接口的输出端与FPGA信号处理模块相连。通过该串行接口可将本实用新型与上 位机相连，这样便可通过上位机内的模拟器软件编辑场景，为用户提供更加丰富的场景选 择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑更加复杂的轨迹。上述方案所述壳体上还设有信号衰减旋钮，该信号衰减旋钮串接在上变频模块和 GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮的输入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮 的输出端与GPS信号输出口的输入端相连。通过调节信号衰减旋钮实现本实用新型模拟信号的衰减输出。为了对本实用新型的各项设置及运行过程进行直观地显示，上述所述壳体上最好 还设有液晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相连。与现有技术相比，本实用新型场景数据模块内预存有用户常用的场景参数，这样 用户可通过壳体上设有的场景设置按键即能够方便地实现各种测试场景的设置，因而可以 抛弃上位机，减小设备体积、便于携带，以方便用户在野外等环境下的测试；此外，通过设 置串行接口来实现本实用新型与上位机的连接，通过上位机为用户提供更加丰富的场景选 择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑更加复杂的轨迹。
图1为本实用新型一种一键式简便GPS模拟器的原理框图。
具体实施方式
参见图1，为本实用新型一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有 的模拟电路。模拟电路为GPS模拟器的核心，其主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理 模块、D/A转换模块和上变频模块组成。DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA 信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体 上设有的GPS信号输出口相连。为了能够脱离上位机，而直接在GPS模拟器上进行场景的 设置，本实用新型所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与 壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。场景 数据模块内预存有用户常用的测试场景信息，在本实用新型优选实施例中，场景数据模块 内预存有动态场景参数和静态场景参数。如场景数据模块内预存有纬度、经度、高度、仿真 起始时间和持续时间等静态场景参数；以及初始纬度、初始经度、初始高度、初始东向速度、 初始北向速度、初始高向速度、仿真起始时间和持续时间等动态场景参数。此时，通过切换 场景选择按键上的“动态场景模式”和“静态场景模式”来实现不同测试场景的切换控制。当用户需要更加丰富的场景选择，使用户能够对部分模拟器参数进行调整，编辑 更加复杂的轨迹时，本实用新型的壳体上还设有串行接口，该串行接口的输出端与FPGA信 号处理模块相连。此时，可将上位机连接在串行接口上，并将场景选择按键调至“自定义场 景模式”。通过该串行接口将本GPS模拟器与上位机进行通信，这样即可通过上位机内设的 模拟器软件是对GPS模拟器进行控制与显示，两者配合使用来实现卫星信号模拟功能。上 述模拟器软件可以实现工作模式选择、仿真场景管理、仿真参数配置、仿真数据记录以及测 试性能评估等，其主要由场景编辑、仿真控制、星座仿真、状态监测以及外部接口等软件模 块组成。其中场景编辑完成场景创建、配置与管理，支持仿真时间设置、卫星星历编辑、仿真 误差设置、用户轨迹编辑与参数配置等。本实用新型的壳体上除了设有场景选择按键外，还包括有开关和信号衰减旋钮等 控制按键。信号衰减旋钮串接在上变频模块和GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮的输 入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮的输出端与GPS信号输出口的输入端相 连；通过调节信号衰减旋钮来控制GPS模拟器输出信号的衰减率。如在本实用新型优选实 施例中，GPS模拟器的信号模拟器初始信号为_90dBm，通过调节信号衰减旋钮即可提供粗衰减(士 IOdB)和精衰减(士 IdB)。为了能够更为直观地对GPS模拟器各项设置和运行情况 进行显示，所述壳体上还设有液晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相 连。 本实用新型的信号模拟基于DSP+FPGA+D/A+RF硬件平台。其中DSP信息处理模 块主要功能包括完成导航电文解码和星历参数提取；根据星历参数计算所模拟卫星的位 置、速度，并结合载体的位置、速度、时间信息，建立卫星信息。进而推算出卫星信号传播延 迟和多普勒频移等基本信息；建立各种误差模型，主要包括多路径误差、虚拟原子钟误差、 电离层误差、对流层误差、地球自转误差等，根据模型计算误差，生成修正和改变卫星信号 状态的参数；根据上位机提供的载体运动轨迹参数，进行高动态NCO模拟；DPS和FPGA的 NCO模拟误差的实时校正。其中FPGA信号处理模块主要功能包括通道控制信息及当前 模拟导航电文数据和相位延迟等仿真信息提取，同时生成当前通道状态和NCO模拟校正数 据；导航卫星信号的伪码和载波发生器实现，包括仿真通道实现伪码灵活可配，以及初始码 相位和载波相位设置；高动态信号码NCO和载波NCO的实现，完成导航电文的伪码调制与载 波调制；完成模拟器各通道数字中频信号的调制；接收场景数据模块或上位机发送的功率 控制指令，实现调制信号的功率控制；完成D/A数模转换芯片的初始和控制寄存器设置；完 成系统间的数据通信，包括串口驱动设计，读写数据的发送、接收和缓存。D/A模块实现数字 中频信号转换为模拟信号。上变频模块对输入的标称中频模拟信号进行混频、滤波，上变频 到GPS的标称射频频率1575. 42MHz，与实际环境的GPS卫星发射的信号一致。最后的射频 信号接到GPS信号输出口发射出去，供接收机测试。
权利要求1.一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要 由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理 模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上 变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有的GPS信号输出口相连；其特征在于所述模 拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与壳体上设有的场景选择按 键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述场景数据模块内 预存有动态场景参数和静态场景参数。
3.根据权利要求1或2所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设 有串行接口，该串行接口的输出端与FPGA信号处理模块相连。
4.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设有信 号衰减旋钮，该信号衰减旋钮串接在上变频模块和GPS信号输出口之间，即信号衰减旋钮 的输入端与上变频模块的输出端相连，信号衰减旋钮的输出端与GPS信号输出口的输入端 相连。
5.根据权利要求1所述的一键式简便GPS模拟器，其特征在于所述壳体上还设有液 晶显示屏，该液晶显示屏的输入端与FPGA信号处理模块相连。
专利摘要本实用新型公开一种一键式简便GPS模拟器，包括壳体、以及壳体内设有的模拟电路；其中模拟电路主要由DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/A转换模块和上变频模块组成；DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连，FPGA信号处理模块的输出端经过D/A转换模块连接至上变频模块，上变频模块的输出端与壳体上设有的GPS信号输出口相连；所述模拟电路还包括一场景数据模块，该场景数据模块的控制输入端与壳体上设有的场景选择按键相连，场景数据模块的输出端连接至FPGA信号处理模块。本实用新型具有体积小、易于携带、操作方便的特点。
文档编号G09B9/00GK201936012SQ20102069643
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者孙希刚, 孙希延, 庞峰, 施浒立, 纪元法, 胡正群 申请人:桂林电子科技大学
最新回复(0)