NS800模擬器方案

1、NS800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器設(shè)計(jì)方案2011 年 2 月北京泰豪聯(lián)星科技有限公司目 錄1 1、NS800NS800 產(chǎn)品概述產(chǎn)品概述 .2 22 2、產(chǎn)品功能及特點(diǎn)、產(chǎn)品功能及特點(diǎn).3 32.1 基本功能.32.2 產(chǎn)品特點(diǎn).32.3 主要應(yīng)用.43 3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu).5 53.1 結(jié)構(gòu)組成.53.2 技術(shù)特點(diǎn).63.3 技術(shù)指標(biāo).74 4、NS800NS800 數(shù)學(xué)仿真概述及功能數(shù)學(xué)仿真概述及功能 .10104.1 數(shù)學(xué)仿真概述.104.2 數(shù)學(xué)仿真功能.105 5、設(shè)備配置、設(shè)備配置.1111附：東方聯(lián)星公司及其衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品簡介附：東方聯(lián)星公司及其衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品簡介.12121

2、 1、NS800NS800 產(chǎn)品概述產(chǎn)品概述NS800多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器是基于我國“北斗二號”新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的、面向各類衛(wèi)星導(dǎo)航用戶設(shè)備生產(chǎn)測試以及武器裝備組合導(dǎo)航系統(tǒng)常規(guī)檢測的衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器，該產(chǎn)品可以產(chǎn)生12顆北斗二號（BD2）衛(wèi)星信號，用于精確測試多模兼容接收機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，例如定位精度、啟動時(shí)間、測速精度、授時(shí)精度、信號搜索和跟蹤靈敏度、多經(jīng)抑制能力、接收機(jī)通道能力等指標(biāo)，是多模接收機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)和研究的必備設(shè)備。此產(chǎn)品還可以檢驗(yàn)用戶設(shè)備和導(dǎo)航裝置在不同載體上的動態(tài)響應(yīng)能力、信號捕獲性能、定位精度等，能為新一代用戶設(shè)備研制生產(chǎn)提供簡便快速的測試環(huán)境，以及為武器裝備組

3、合導(dǎo)航系統(tǒng)提供在常規(guī)保障和應(yīng)急作戰(zhàn)條件下的便攜快速檢測手段。2 2、產(chǎn)品功能及特點(diǎn)、產(chǎn)品功能及特點(diǎn)2.12.1 基本功能基本功能NS800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器具有靜態(tài)、動態(tài)軌跡生成和測試能力，各通道偽距、功率載波初相獨(dú)立設(shè)置能力，針對星座模型生成導(dǎo)航電文能力，多徑信號模擬能力，可編程信號場景生成能力，大氣層、電離層模型參數(shù)設(shè)置能力，相對論誤差模擬能力。提供靜止模型、汽車、輪船、飛機(jī)等載體運(yùn)動模型，支持軍碼直捕測試場景，支持實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真測試，具有數(shù)據(jù)記錄和分析處理能力。用戶可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境選擇不同配置，輸出的信號包括：5 顆北斗二號 GEO衛(wèi)星信號、3 顆北斗二號 IGSO 衛(wèi)星信號、4

4、顆北斗二號 MEO 衛(wèi)星信號。北斗二號衛(wèi)星信號包括：B1 I 支路（1561.098MHz2.046MHz） 、B1 Q 支路（1561.098MHz2.046MHz） 、B2 I 支路（1207.14MHz2.046MHz） 、B2 Q 支路（1207.14MHz10.23MHz） 、B3 I 支路（1268.52MHz10.23MHz） 、B3 Q 支路（1268.52MHz10.23MHz） 。NS800 可以實(shí)現(xiàn)多級級聯(lián)使用，從而實(shí)現(xiàn)多星座模擬或大型系統(tǒng)仿真測試并具有閉環(huán)仿真測試能力，其中 NS804 具有延遲 10ms 以內(nèi)的強(qiáng)實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真能力，NS801-NS803 利用以太網(wǎng)進(jìn)行

5、實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真。NS800是我國權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的北斗接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)信號源。2.22.2 產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn) NS800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器具有多星座、多頻、高精度和實(shí)時(shí)閉環(huán)等特點(diǎn)，是目前國家最高等級標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)閉環(huán) BD 衛(wèi)星信號模擬器。具體特點(diǎn)如下：1、國家最高等級標(biāo)準(zhǔn)：同類產(chǎn)品已被國家權(quán)威部門作為國家衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備測試最高標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品具有權(quán)威性和先進(jìn)性，技術(shù)可以同步升級。2、一體化閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真： 高集成一體化閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真，真正的“設(shè)備在回路”，閉環(huán)延遲優(yōu)于10ms，可用于各類載體的半實(shí)物聯(lián)合仿真測試。3、多波束抗干擾信號仿真測試： 采用高集成度一體化數(shù)字基帶合成和多通道統(tǒng)一上變頻技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多陣元抗

6、干擾天線陣列測試，可實(shí)現(xiàn)高動態(tài)信號仿真。4、專業(yè) EMI/MEC 設(shè)計(jì)，電子兼容性好： 從基帶、射頻以及機(jī)箱等各個(gè)環(huán)節(jié)對模擬器進(jìn)行了專業(yè)EMI/MEC設(shè)計(jì)，產(chǎn)品通過了權(quán)威部門電子兼容性測試。2.32.3 主要應(yīng)用主要應(yīng)用NS800多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器的主要應(yīng)用： 接收機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)測試 多星座兼容性研究和測試 完好性研究和測試 誤差分析處理研究和測試 閉環(huán)仿真測試 高動態(tài)仿真測試 大型系統(tǒng)仿真測試本方案包括 NS800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器的產(chǎn)品概述、功能及特點(diǎn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、核心部件工作原理、技術(shù)指標(biāo)、數(shù)學(xué)仿真設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置等內(nèi)容。3 3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.13.1 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成NS

7、800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器由北斗二信號生成器、高精度同步時(shí)鐘、主控機(jī)、射頻套件、顯示軟件、控制軟件、數(shù)據(jù)分析軟件和資料組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成如圖 2-1 和圖 2-2 所示。主控計(jì)算機(jī)顯示軟件控制軟件數(shù)學(xué)仿真軟件數(shù)據(jù)處理軟件功率控制裝置接口設(shè)備信號輸出高精度同步時(shí)鐘北斗二 B1 信號生成器北斗二 B2 信號生成器北斗二 B3 信號生成器圖 2-1：NS800 模擬器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖空間環(huán)境模型電文生成模型基本觀測數(shù)據(jù)生成模型時(shí)空系統(tǒng)模型衛(wèi)星軌道及鐘差模型導(dǎo)航電文編排模型軌道擬合鐘差擬合電離層擬合地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)改正相對論效應(yīng)改正電離層模型對流層模型多徑模型大氣衰減模型導(dǎo)航電文天線口面觀測數(shù)據(jù)+信號仿

8、真分系統(tǒng)信號仿真分系統(tǒng)+含多徑及干擾的天線口面觀測數(shù)據(jù)信號仿真分系統(tǒng)用戶仿真外部輸入軌跡和姿態(tài)用戶軌跡姿態(tài)計(jì)算模型外部輸入用戶軌跡及INS姿態(tài)圖 2-2： NS800 模擬器數(shù)學(xué)仿真分系統(tǒng)組成3.23.2 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)（1）北斗二號星座模擬仿真能同步生成北斗二號同步仿真。（2）閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程動態(tài)注入軌跡數(shù)據(jù)，并且模擬器按照注入軌跡生成衛(wèi)星信號，構(gòu)成實(shí)時(shí)硬件閉環(huán)測試系統(tǒng)。（3）高動態(tài)信號輸出能夠根據(jù)設(shè)計(jì)輸入的目標(biāo)高動態(tài)運(yùn)動特性模擬導(dǎo)航接收機(jī)的運(yùn)動軌跡，并仿真高動態(tài)環(huán)境對導(dǎo)航信號的影響。（4）偽距精度采用高精度時(shí)鐘源作為系統(tǒng)同步和信號產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)，保證信號載波相位精度小于 0.5PPM，

9、保證偽距控制精度小于 0.03 米。（5）碼載波相位一致性具有良好的碼和載波相位一致性，保證在高動態(tài)信號環(huán)境下滿足高精度碼相位和載波相位測量，通道一致性小于 0.3ns。（6）參數(shù)可配置能夠自主定義或選擇衛(wèi)星星座、衛(wèi)星誤差、大氣模型、多路經(jīng)和天線參數(shù)等；具備導(dǎo)航電文編輯功能；可導(dǎo)出偽距（載波相位） 、位置、速度和時(shí)間等數(shù)據(jù)；可注入歷書、飛行軌跡；可脫離硬件設(shè)備進(jìn)行軌跡的仿真。支持 IGS-SP3-C 精密星歷注入，用于衛(wèi)星軌道預(yù)測和鐘差預(yù)測。（7）可擴(kuò)展性可根據(jù)需要擴(kuò)展導(dǎo)航頻段信號。（8）同步觸發(fā)功能既可以系統(tǒng)內(nèi)部自主同步觸發(fā)工作，也能夠接收外部觸發(fā)信號，并觸發(fā)導(dǎo)航信號模擬器進(jìn)入工作狀態(tài)。（9

10、）多徑信號具備仿真多徑功能。（10）接收機(jī)性能評估具備接收機(jī)性能評測功能，提供接收機(jī)性能評測軟件，完成接收機(jī)的靈敏度、定位精度、測速精度的性能評測。（11）在線自校準(zhǔn)功能在每次測試前系統(tǒng)都要進(jìn)行校準(zhǔn)，并且系統(tǒng)具備獨(dú)立進(jìn)行自校準(zhǔn)的能力。能夠自動校準(zhǔn)測試設(shè)備相位、幅度誤差的測試、補(bǔ)償，全自動進(jìn)行，無需人工更改系統(tǒng)線纜連接即可進(jìn)行。3.33.3 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)（1）輸出信號頻率BD2 B1 I 支路信號：1561.098MHz2.046MHzBD2 B1 Q 支路信號：1561.098MHz2.046MHzBD2 B2 I 支路信號：1207.14MHz2.046MHzBD2 B2 Q 支路信號：

11、1207.14MHz10.23MHzBD2 B3 I 支路信號：1268.52MHz10.23MHzBD2 B3 Q 支路信號：1268.52MHz10.23MHz（2）1PPS 秒脈沖輸出輸出電平：3.3v LVTTL上升沿穩(wěn)定度：0.1ns占空比：50%（3）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘輸出時(shí)鐘頻率：10MHz（4）閉環(huán)延遲10ms（NS800-VXI）以太網(wǎng)閉環(huán)（NS800-Int、NS800-1U、NS800-4U）（5）時(shí)鐘輸入1PPS 信號：1 路10MHz 信號：1 路（6）輸出信號功率功率范圍：-183dBW-35dBW功率分辨率：優(yōu)于 0.2dB功率準(zhǔn)確度：優(yōu)于 0.7dB（7）雜波抑制相位噪聲

12、：-70dBc/Hz 10Hz；-80dBc/Hz 100Hz；-85dBc/Hz 1kHz；-90dBc/Hz 10kHz；-95dBc/Hz 100kHz諧波功率（MAX）：-40dBc雜波功率（MAX）：-60dBc（8）信號精度（60 秒最大 RMS）偽距相位控制精度：優(yōu)于 0.001m偽距變化率精度：優(yōu)于 0.003m/s通道間一致性：0.3ns載波與偽碼相干性：1 度I、Q 相位正交性：1 度通道時(shí)延穩(wěn)定度：5000 小時(shí)MTTR：2 小時(shí)MLDT：24 小時(shí)（14）電磁兼容性滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB151-97中 RE103、RS103 要求。4 4、NS800NS800 數(shù)學(xué)仿真

13、數(shù)學(xué)仿真概述及功能概述及功能4.14.1 數(shù)學(xué)仿真概述數(shù)學(xué)仿真概述數(shù)學(xué)仿真分系統(tǒng)是根據(jù)技術(shù)要求約定，完成衛(wèi)星軌道、用戶軌跡、空間環(huán)境、多徑信號、干擾信號、陣列天線以及天線方向圖的建模，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶天線口面接收到的全部可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號特性，包括衛(wèi)星相對用戶的偽距、多普勒、多普勒變化率和多普勒變化率的變化率等數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動信號發(fā)生單元生成用戶天線口面接收的導(dǎo)航信號和天線后端的導(dǎo)航信號。4.24.2 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真功能功能數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的功能主要有時(shí)空系統(tǒng)模型、衛(wèi)星軌道仿真、衛(wèi)星鐘差仿真、基本觀測數(shù)據(jù)生成模型、空間環(huán)境模型、多徑效應(yīng)仿真、干擾模型、導(dǎo)航電文生成模型及用戶接收機(jī)動態(tài)仿真（能夠模擬靜態(tài)

14、、車輛、飛機(jī)、艦船、運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等載體的運(yùn)動特性）等，具體如下：(1) 時(shí)空系統(tǒng)模型用于提供系統(tǒng)所需的時(shí)間系統(tǒng)和空間系統(tǒng)。主要包括涉及到的各種時(shí)間系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換模型、坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換模型。(2) 衛(wèi)星軌道及鐘差計(jì)算模型考慮二體引力和地球非球形、日月引力、太陽光壓等攝動力的條件下，計(jì)算衛(wèi)星的位置、速度；同時(shí)計(jì)算衛(wèi)星鐘差。(3) 基本觀測數(shù)據(jù)生成模型在考慮相對論效應(yīng)建模和修正地球自轉(zhuǎn)的前提下，生成用戶的觀測數(shù)據(jù)，包括幾何距離、偽距變化率、多普勒頻移和載波相位。(4) 空間環(huán)境模型對電離層延遲、對流層折射、大氣衰減進(jìn)行建模，形成誤差距離，與 4)中計(jì)算的幾何距離疊加后形成最終的偽距。(5) 多

15、徑效應(yīng)仿真用于生成相對于直達(dá)導(dǎo)航信號的多徑信號。(6) 干擾模型用于生成干擾源的位置和干擾源的類型。(7) 導(dǎo)航電文生成模型:用于生成系統(tǒng)測試所需導(dǎo)航電文，包括廣播星歷參數(shù)計(jì)算模型，衛(wèi)星鐘差參數(shù)計(jì)算模型，電離層延遲模型參數(shù)計(jì)算模型和電文編排模型。(8) 用戶接收機(jī)動態(tài)仿真用戶模型主要包括兩方面功能，即在無大系統(tǒng)輸入的條件下，根據(jù)用戶確定的模型生成用戶的位置、速度、加速度、加加速度和姿態(tài)信息；在閉環(huán)模式下，接收大系統(tǒng)輸入作為用戶的位置、速度、加速度、加加速度和姿態(tài)信息。5 5、設(shè)備配置、設(shè)備配置 NS800 多星座衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬器詳細(xì)配置(最大配置)如下表：序號規(guī)格名稱單位數(shù)量說明1NS800

16、 主控機(jī)臺1含主控計(jì)算機(jī)、鍵盤、LCD 顯示屏、鼠標(biāo)等。2NS800-4U多頻點(diǎn)信號模擬器臺14U 機(jī)箱。3以太網(wǎng)電纜根11 米。4射頻轉(zhuǎn)接套件套15電源線根2220V AC。6NS800技術(shù)參考手冊冊17NS800 使用說明書冊18NS800 軟件光盤張19NS800 安裝手冊冊110NS800 質(zhì)保單份111NS800 合格證份112NS800 裝箱單份1附：東方聯(lián)星公司及其衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品簡介附：東方聯(lián)星公司及其衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品簡介北京東方聯(lián)星科技有限公司（簡稱“東方聯(lián)星” ）是注冊于北京市海淀區(qū)的高新技術(shù)企業(yè)，公司專業(yè)從事自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航核心技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。當(dāng)前已批量生

17、產(chǎn)的主要產(chǎn)品包括：北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航芯片、高性能北斗多模接收機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航系統(tǒng)、抗干擾衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航多星座模擬器、開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等 6 類 41 款定型產(chǎn)品。東方聯(lián)星公司自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的北斗多模導(dǎo)航芯片和接收機(jī)，靈敏度高、定位啟動時(shí)間短、定位更新率高、抗干擾能力強(qiáng)，在航空、航天、航海、測量、通信、電力、氣象、車載、手機(jī)等領(lǐng)域的各類載體上應(yīng)用，已成為導(dǎo)航市場上的首選品牌產(chǎn)品。東方聯(lián)星公司自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 NS800 多星座模擬器，具有開環(huán)測試、閉環(huán)測試、多波束測試能力，產(chǎn)品以其高性能、高質(zhì)量、優(yōu)異的技術(shù)服務(wù)，受到國內(nèi)外用戶的高度認(rèn)可。東方聯(lián)星公司自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開放衛(wèi)

18、星導(dǎo)航接收機(jī)內(nèi)部源程序、開放算法、開放原始數(shù)據(jù)、開放硬件/軟件接口，使用者在真實(shí)衛(wèi)星信號環(huán)境，進(jìn)行各類開發(fā)實(shí)驗(yàn)。已經(jīng)成為各大學(xué)、科研院所衛(wèi)星導(dǎo)航研究、開發(fā)、教學(xué)的重要環(huán)境。 2009 年，北京東方聯(lián)星科技有限公司與泰豪科技（600590）合資組建了北京泰豪聯(lián)星技術(shù)有限公司。泰豪聯(lián)星主要從事高端北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售。我們以高新的技術(shù)，優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，完善的管理，努力為國內(nèi)外用戶提供更高性能的產(chǎn)品、更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。批量生產(chǎn)定型的導(dǎo)航芯片產(chǎn)品：1. OTrack-32 BD2/GPS/GLONASS 多模兼容導(dǎo)航芯片2. NavCore-S BD2/GPS/GLONASS 單系統(tǒng)芯片3. ProGee 導(dǎo)航與通信一體化芯片批量生產(chǎn)定型的接收機(jī)產(chǎn)品：1. CNS100-BG BD2/GLONASS 雙系統(tǒng)接收機(jī)2. CNS100-GG GPS/GLONASS 雙系統(tǒng)接收機(jī)3. CNS50-GPS 接收機(jī)4. CNS50-BD2 接收機(jī)5. AG12 GPS 接收機(jī)6. AG20-429 GPS 接收機(jī)7. AG-II GPS 接收機(jī)8. CC100-BG/GG 雙模衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)9. ProNav-I 導(dǎo)航與通信一體化模塊10. ProNav-II 導(dǎo)航與通信一體化模塊組合導(dǎo)航產(chǎn)品：1. PNS100 衛(wèi)星導(dǎo)航與微機(jī)電慣導(dǎo)緊耦合導(dǎo)航系統(tǒng)2. PNS200 衛(wèi)星導(dǎo)航