[发明专利]一种GPS直达与多径信号模拟器及模拟方法

权利要求书

1.一种GPS直达与多径信号模拟器，其特征在于：包括DSP信息处理模块、FPGA信号处理模块、D/A转换模块、上变频模块、以及发射天线或输出电缆；DSP信息处理模块与FPGA信号处理模块相连；FPGA信号处理模块输出接D/A转换模块；D/A转换模块经上变频模块与发射天线或输出电缆连接；其中FPGA信号处理模块内设有时间延迟单元和信号合成单元；

DSP信息处理模块根据用户需求，设定所模拟的GPS接收机运动轨迹；星历参数提取并编码为导航电文；根据用户设定仿真时刻的运动轨迹和卫星星座，预测GPS卫星是否可见；对于可见星，计算相应仿真时刻的延迟相位、和信号频率，并把所有可见星的电文、相位信息和频率信息发给FPGA信号处理模块；

FPGA信号处理模块根据DSP信息处理模块传输的卫星状态，把可见星分配到相应的信号生成通道；根据DSP信息处理模块传递的参数，设定每个卫星的初始载波相位、码相位、导航电文选择相位，再根据频率信息生成相应的电文、码、载波信号，并完成三者的扩频、调制，得到GPS直达信号；时间延迟单元复制所产生的GPS直达信号，并对其进行相应的延迟后得到多径信号分量；GPS直达信号和多径信号分量在信号合成单元中进行迭加数字合成输出给后端的D/A数模转换模块；

D/A转换模块将FPGA信号处理模块传来的中频数字信号转换为模拟信号后，送至上变频模块；

上变频模块对D/A转换模块输入的中频模拟信号进行混频、滤波，并上变频到GPS的标称射频频率后经由发射天线或输出电缆输出。

2.根据权利要求1所述的一种GPS直达与多径信号模拟器，其特征在于：时间延迟单元延迟的时间量是模拟器工作时钟周期的整数倍。

3.根据权利要求1所述的一种GPS直达与多径信号模拟器，其特征在于：DSP信息处理模块还设有各类误差源的误差模型，DSP信息处理模块根据各类误差源，由误差模型生成相应的误差仿真信号。

4.根据权利要求1所述的一种GPS直达与多径信号模拟器，其特征在于：GPS的标称射频频率为1575.42MHz。

5.根据权利要求1所述的一种GPS直达与多径信号模拟器，其特征在于：发射天线为L波段右旋圆极化全向天线。

6.一种GPS直达与多径信号模拟方法，其特征是包括如下步骤：

①DSP信息处理模块根据用户需求，设定所模拟的GPS接收机运动轨迹；星历参数提取并编码为导航电文；根据用户设定仿真时刻的运动轨迹和卫星星座，预测GPS卫星是否可见；对于可见星，计算相应仿真时刻的延迟相位、和信号频率，并把所有可见星的电文、相位信息和频率信息发给FPGA信号处理模块；

②FPGA信号处理模块根据DSP信息处理模块传输的卫星状态，把可见星分配到相应的信号生成通道；根据DSP信息处理模块传递的参数，设定每个卫星的初始载波相位、码相位、导航电文选择相位，再根据频率信息生成相应的电文、码、载波信号，并完成三者的扩频、调制，得到GPS直达信号；FPGA信号处理模块的时间延迟单元复制所产生的GPS直达信号，并对其进行相应的延迟后得到多径信号分量；GPS直达信号和多径信号分量在信号合成单元中进行迭加数字合成输出给后端的D/A数模转换模块；

③D/A转换模块将FPGA信号处理模块传来的中频数字信号转换为模拟信号后，送至上变频模块；

④上变频模块对D/A转换模块输入的中频模拟信号进行混频、滤波，并上变频到GPS的标称射频频率后经由发射天线或输出电缆输出。

7.根据权利要求6所述的一种GPS直达与多径信号模拟方法，其特征在于：步骤②中，时间延迟单元延迟的时间量是模拟器工作时钟周期的整数倍。

8.根据权利要求6所述的一种GPS直达与多径信号模拟方法，其特征在于：步骤①还包括有根据DSP信息处理模块内部建立的各类误差源的误差模型生成相应的误差仿真信号的步骤。

9.根据权利要求6所述的一种GPS直达与多径信号模拟方法，其特征在于：步骤④所述的GPS的标称射频频率为1575.42MHz。

10.根据权利要求6所述的一种GPS直达与多径信号模拟方法，其特征在于：步骤④所述的发射天线为L波段右旋圆极化全向天线。