中冀聯(lián)合高動(dòng)態(tài)GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器

1、 GNSS-5000A多通道GPS模擬器用戶手冊(cè)V1.0    GNSS-5000A多通道GPS模擬器用戶手冊(cè)          深圳市中冀聯(lián)合技術(shù)股份有限公司目 錄1 GNSS-5000A模擬器簡(jiǎn)介11.1 GNSS-5000A模擬器11.2 GNSS-5000A模擬器外觀12 主要指標(biāo)及測(cè)試圖22.1 主要特點(diǎn)22.2 性能指標(biāo)22.3 定位測(cè)試結(jié)果圖43 模擬器操作過程43.1 硬件設(shè)置43.2 軟件操作43.3 運(yùn)行場(chǎng)景93.4 模擬器狀態(tài)查看11

2、3.4.1 Satellite Data113.4.2星空?qǐng)D113.4.3 NMEA數(shù)據(jù)123.4.4位置信息123.4.5 模擬位置實(shí)時(shí)顯示123.4.6 界面總體圖133.5 模擬器功率設(shè)置134 場(chǎng)景設(shè)置154.1 場(chǎng)景的定義154.2 星歷和時(shí)間15 4.3 軌跡模型164.4 軌跡設(shè)置164.5 場(chǎng)景實(shí)例174.5.1 靜態(tài)場(chǎng)景174.5.2動(dòng)態(tài)場(chǎng)景181 GNSS-5000A模擬器簡(jiǎn)介1.1 GNSS-5000A模擬器GNSS-5000A是一款具備多種功能的簡(jiǎn)易型便攜式GPS模擬器，是為方便用戶的測(cè)試需求而設(shè)計(jì)的。該型號(hào)模擬器提供了靈活的上位機(jī)軟件界面方便用戶設(shè)置各種測(cè)試場(chǎng)景（軌跡

3、，此為擴(kuò)展功能），一鍵自動(dòng)保存上位機(jī)設(shè)置的場(chǎng)景（軌跡場(chǎng)景）、脫離上位機(jī)運(yùn)行保存的測(cè)試場(chǎng)景（軌跡場(chǎng)景），極大方便用戶在產(chǎn)線、野外等環(huán)境下的測(cè)試。該模擬器在測(cè)試、評(píng)估及檢驗(yàn)接收機(jī)定位精度等性能時(shí)可代替費(fèi)用昂貴的模擬器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)性好、性價(jià)比高，方便GPS領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。1.2 GNSS-5000A模擬器外觀2 主要指標(biāo)及測(cè)試圖2.1 主要特點(diǎn)與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有GPS衛(wèi)星信號(hào)模擬器相比， GNSS-5000A衛(wèi)星信號(hào)模擬器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： n 實(shí)時(shí)信號(hào)輸出開機(jī)即輸出實(shí)時(shí)射頻GPS信號(hào)；利用預(yù)存場(chǎng)景時(shí)，無需設(shè)置；n 無限時(shí)信號(hào)連續(xù)輸出星歷可自動(dòng)更新；無限時(shí)連續(xù)信號(hào)輸出，支持接收機(jī)24

4、/72小時(shí)/無限時(shí)連續(xù)信號(hào)測(cè)試；n 用戶場(chǎng)景參數(shù)設(shè)置方便用戶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可設(shè)：包括位置、速度、加速度；可使用用戶定義場(chǎng)景文件；n 衛(wèi)星信號(hào)狀況可視可調(diào)實(shí)時(shí)顯示模擬多通道衛(wèi)星信息及星空?qǐng)D；衛(wèi)星信號(hào)功率可調(diào)；n 操作方便控制界面一體化設(shè)計(jì)；2.2 性能指標(biāo)n 信號(hào)規(guī)模GPS的L1頻點(diǎn)，最多12通道n 信號(hào)動(dòng)態(tài)參數(shù) 最大速度           050000 m/s最大加速度          01000m/s2最大

5、加加速度         01000m/s3n 信號(hào)精度偽距相位控制精度      優(yōu)于0.02m偽距變化率精度       優(yōu)于0.005m/s通道間一致性 0.5nsn 信號(hào)質(zhì)量頻率穩(wěn)定度          ±1x10-8相位噪聲 -80dBc/Hz 100Hz；-85dBc/Hz 1kHz； -90dB

6、c/Hz 10kHz； -95dBc/Hz 100kHz；諧波功率（MAX） -40dBc雜波功率（MAX） -50dBcn 信號(hào)功率電平控制 功率范圍：              -100dBm至-163dBm功率精度：              ±1dBn 參考頻率/定制時(shí)鐘輸出  &

7、#160;             10MHz時(shí)鐘輸入                10MHzn 電氣和物理特性電源    220V機(jī)箱 優(yōu)質(zhì)鋼板成型，噴涂高溫烘漆保護(hù)，高強(qiáng)度鋁合金面板重量 10kg尺寸 480mm（長(zhǎng)）×367mm（寬）×110

8、mm（高）2.3 定位測(cè)試結(jié)果圖附一組靜態(tài)測(cè)試結(jié)果，僅供參考。3 模擬器操作過程3.1 硬件設(shè)置如果是脫機(jī)模式（脫離上位機(jī)模式），只需要連接電源線，開機(jī)即可。非脫機(jī)模式時(shí)，用串口線將模擬器上的串口與電腦上的串口相連（或者是用USB轉(zhuǎn)串口線）。在設(shè)置場(chǎng)景模式下，用戶自行設(shè)置場(chǎng)景（參見3.2節(jié)的第二步），啟動(dòng)仿真后，才能啟動(dòng)模擬器，輸出射頻信號(hào)；在非設(shè)置景模式下，啟動(dòng)模擬器，無需進(jìn)行任何設(shè)置，就能輸出GPS射頻信號(hào)，在此模式下，仍可以通過上位機(jī)軟件顯示信號(hào)狀態(tài)以及調(diào)節(jié)功率（在模擬器啟動(dòng)輸出信號(hào)后，打開上位機(jī)界面時(shí)，設(shè)置好串口號(hào)后，直接啟動(dòng)仿真即可）。這里主要介紹用戶自定義場(chǎng)景設(shè)置及下載保存。3.2

9、 軟件操作第一步：運(yùn)行界面程序，選擇“發(fā)送snr文件”為場(chǎng)景模式，單擊“確定”；“發(fā)送traj文件”為軌跡模式（此為擴(kuò)展功能）。第二步：點(diǎn)擊，打開場(chǎng)景編輯器第三步：在“InitialPosition”欄中設(shè)定經(jīng)度，緯度，高度這里包括設(shè)定模擬用戶的經(jīng)緯高。選擇輸入的經(jīng)緯度格式以及要模擬的經(jīng)緯度的大體范圍（東經(jīng)、西經(jīng)、南緯、北緯）。經(jīng)緯度格式中d表示的是度，m表示的是分。第四步：在“InitialSpeed” 欄中設(shè)定東向，北向，高向速度第五步：在“其他設(shè)置”欄設(shè)置是否加入電離層誤差仿真和對(duì)流層誤差仿真，并設(shè)定仰角門限它設(shè)定是否修正電離層和對(duì)流層誤差，仰角門限：模擬大于設(shè)定值的才可見。一般的，這兩

10、個(gè)誤差修正要選中，“仰角門限”取5度。第六步：在“星歷文件”欄中加載星歷文件點(diǎn)擊“瀏覽”，選擇星歷文件，星歷文件從文件夾選取。第七步：在“初始時(shí)間”欄設(shè)置起始時(shí)間，需在當(dāng)前使用星歷文件時(shí)間段內(nèi)，取整點(diǎn)設(shè)置。第八步：在“運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)置”欄設(shè)定軌跡。 點(diǎn)出“type”欄，選定運(yùn)動(dòng)類型，如選定const設(shè)定好用戶的初始經(jīng)緯高和東北高向速度以后，這里設(shè)定了接下來用戶的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。其中這個(gè)下拉菜單表明了用戶的運(yùn)動(dòng)類型，分別表示靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在以靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為例說明設(shè)定過程：選定Const之后，接下來選定持續(xù)時(shí)間，持續(xù)時(shí)間的值是設(shè)定模擬Const的時(shí)間為多久。由于衛(wèi)

11、星星歷每2小時(shí)更新一次，為了驗(yàn)證換星歷對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響，一般選擇持續(xù)時(shí)間為7200s（即2個(gè)小時(shí)），同時(shí)，點(diǎn)擊左邊一豎排按鈕中的 Add按鈕，點(diǎn)幾次就表明持續(xù)幾個(gè)7200s，效果如下：注意：本模擬器支持無限時(shí)連續(xù)測(cè)試，時(shí)間上受此場(chǎng)景時(shí)間的限制。當(dāng)準(zhǔn)備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間甚至無限時(shí)測(cè)試時(shí)，場(chǎng)景的時(shí)間應(yīng)該相應(yīng)加長(zhǎng)，本模擬器復(fù)位時(shí)間為8小時(shí)，故設(shè)置時(shí)間要不小于8小時(shí)。根據(jù)軌跡要求，添加其它軌跡第九步：點(diǎn)擊“保存”按鈕，保存場(chǎng)景文件。場(chǎng)景文件一般要保存在 文件夾下。3.3 運(yùn)行場(chǎng)景第一步：點(diǎn)擊“設(shè)置/RS232串口設(shè)置” 設(shè)置接收機(jī)和模擬器的串口，先選擇模擬器的串口號(hào)，波特率選擇115200，其它串口屬性默認(rèn)不

12、動(dòng)，點(diǎn)擊模擬器端口下的 “連接”，點(diǎn)擊OK，關(guān)閉對(duì)話框，串口設(shè)定完畢。左邊為接收機(jī)的串口的設(shè)置。第二步：選擇文件/打開，選擇需要的場(chǎng)景文件第二步：點(diǎn)出運(yùn)行鍵，此時(shí)接通模擬器電源，模擬器主機(jī)啟動(dòng)，約幾秒后開始工作，輸出射頻信號(hào)（此處必須要先啟動(dòng)仿真后，方可接通模擬器電源，順序不可反）。第三步：保存場(chǎng)景信息：當(dāng)模擬器正常運(yùn)行后，點(diǎn)擊，此時(shí)界面停止接收數(shù)據(jù)，等到模擬器主機(jī)工作指示燈停止閃爍約2秒后并恢復(fù)閃爍時(shí)，表示數(shù)據(jù)保存完畢（如果是保存軌跡文件的話時(shí)間比較長(zhǎng)，大約幾分鐘）。保存過程中不能斷電，只有當(dāng)指示燈停止閃爍約2秒后并恢復(fù)閃爍時(shí)才可以斷電，否則數(shù)據(jù)不能正常保存；此步驟保存時(shí)，不可設(shè)置功率，如需

13、設(shè)置功率保存，則進(jìn)行步驟四；如不需設(shè)置功率，可直接進(jìn)行步驟五。第四步：進(jìn)行完步驟三后，首先接通模擬器電源，等模擬器正常工作后，打開模擬器操作軟件，直接點(diǎn)擊，約2多秒后軟件接收到模擬器發(fā)來的數(shù)據(jù)，此時(shí)用戶可以設(shè)置的射頻信號(hào)輸出的功率。設(shè)置好后，重復(fù)步驟三后，直接進(jìn)行步驟五操作。第五步：保存完后，關(guān)閉上位機(jī)界面與關(guān)掉模擬器電源，拆下串口線，重新接通模擬器電源，約10多秒后開始工作，輸出用戶設(shè)置的射頻信號(hào)。3.4 模擬器狀態(tài)查看3.4.1 Satellite Data點(diǎn)擊界面快捷鍵，顯示通道衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息圖，圖中為各通道衛(wèi)星的信息。3.4.2星空?qǐng)D點(diǎn)擊界面快捷鍵3，顯示可見衛(wèi)星圖，圖中顯示可見衛(wèi)星的仰

14、角、方位角和衛(wèi)星號(hào)3.4.3 NMEA數(shù)據(jù)下圖表示模擬的NMEA數(shù)據(jù)。3.4.4位置信息下圖為位置信息視圖，顯示用戶位置詳細(xì)信息，包括經(jīng)緯度信息，ECEF坐標(biāo)信息和x、y、z三個(gè)方向的速度。3.4.5 模擬位置實(shí)時(shí)顯示下圖為位置視圖，顯示用戶的經(jīng)緯度位置。3.4.6 界面總體圖模擬器啟動(dòng)后，上位機(jī)界面的整體效果圖如圖。模擬器數(shù)據(jù)、接收機(jī)數(shù)據(jù)等自動(dòng)保存到根目錄下。 3.5 模擬器功率設(shè)置點(diǎn)擊界面快捷鍵，顯示信號(hào)功率設(shè)定界面，如下圖所示，先啟動(dòng)模擬器后，才能進(jìn)行功率設(shè)置，設(shè)置好后，要點(diǎn)，其設(shè)置保存與保存場(chǎng)景信息操作一樣。功率控制分為整體衰減和通道衰減兩部分，整體衰減加上通道衰減的值等于每

15、個(gè)通道的衰減值。輸入兩部分的衰減值，可以通過拖動(dòng)滑動(dòng)條來實(shí)現(xiàn)，也可以通過在相應(yīng)的編輯框中輸入數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。滑動(dòng)條和編輯框是聯(lián)動(dòng)的，即改變滑動(dòng)條位置則編輯框內(nèi)容會(huì)做相應(yīng)改變，而往編輯框中輸入功率值，則滑動(dòng)條也會(huì)滑到相應(yīng)的位置。設(shè)定完各通道功率后，點(diǎn)擊“設(shè)定”按鈕，即可完成對(duì)各個(gè)通道的功率的設(shè)置。4 場(chǎng)景設(shè)置4.1 場(chǎng)景的定義場(chǎng)景（Scenario）用于描述接收機(jī)在某一特定空間和時(shí)間信息，場(chǎng)景包括以下部分：（1）時(shí)間（Time）；時(shí)間定義了模擬器運(yùn)行的起始和結(jié)束時(shí)間。時(shí)間采用UTC格式：日/月/年 時(shí)：分：秒，如18/9/2012 00:00:00（2）星歷（Ephemeris）星歷描述了GPS衛(wèi)星

16、的位置信息，星歷可從IGS網(wǎng)站下載，IGS網(wǎng)站對(duì)星歷每天更新一次，每天的星歷分為12段，每段為2小時(shí)。（2）軌跡（Trajectory）軌跡定義了接收機(jī)載體的位置信息，軌跡通過運(yùn)動(dòng)模型表示。一般的運(yùn)動(dòng)模型包括以下幾種類型：l         勻速直線運(yùn)動(dòng)（Const）；l         勻加速直線運(yùn)動(dòng)（ConstAcc）；4.2 星歷和時(shí)間（1）星歷文件選擇一個(gè)星歷文件的有效期為1天，因此當(dāng)選擇一個(gè)星歷文件后，模擬器便根據(jù)該星歷模擬當(dāng)

17、天的衛(wèi)星信號(hào)。（2）起始時(shí)間設(shè)置當(dāng)選中一個(gè)星歷文件后，可以設(shè)置模擬的起始時(shí)間，起始時(shí)間的范圍是0時(shí)0分到23時(shí)30分。4.3 軌跡模型軌跡及相應(yīng)參數(shù)的定義如下表所示：軌跡說明參數(shù)1參數(shù)2（，3，4）Const保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間(s)N/A ConstAcc直線加速加速度絕對(duì)值m/s2)末速度(m/s) 4.4 軌跡設(shè)置軌跡與起始時(shí)間相對(duì)應(yīng)，起始時(shí)間對(duì)應(yīng)軌跡方程的0時(shí)刻，軌跡方程的時(shí)間單位為秒（s）?，F(xiàn)舉一例子說明場(chǎng)景軌跡設(shè)置的方法，例如系統(tǒng)配置的標(biāo)準(zhǔn)的普通動(dòng)態(tài)場(chǎng)景初始化文件的部分軌跡描述如下：Const   120.000ConstAcc&#

18、160;  5.000   45.000各句命令含義： 以10m/s速度向西勻速運(yùn)動(dòng)（初始速度為10m/s向西），持續(xù)時(shí)間為120s(勻速運(yùn)動(dòng))；以5m/s2的加速度加速到45m/s（勻加速運(yùn)動(dòng)） ；在進(jìn)行軌跡編輯時(shí)應(yīng)充分考慮到各段運(yùn)動(dòng)方程的添加、刪除、修改，當(dāng)選中某一行時(shí)，可以改變其運(yùn)動(dòng)模型和參數(shù)。4.5 場(chǎng)景實(shí)例4.5.1 靜態(tài)場(chǎng)景場(chǎng)景文件名：Static01生成時(shí)間：2011.05.21場(chǎng)景設(shè)計(jì)者：*初始化信息經(jīng)度：116緯度：40格式：ddd.dddddd高度(m)：50* 初始速度 *東向速度(m/s)：0北向速度(m/s)：0高向速度(m/s)：0* 其他設(shè)置 * 電離層誤差仿真(Yes/No):Yes對(duì)流層誤差仿真(Yes/No):Yes仰角門限(度)：5* 星歷文件*brdc1400.txt* 初始時(shí)間 *月/日/年：5/20/11時(shí)分：12.00* 運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)置 *1：const  7200.000  /