一、為什么要模擬靜態(tài)的GNSS衛(wèi)星

根據(jù)其應(yīng)用，用戶在模擬靜態(tài)或固定GNSS衛(wèi)星可以有幾個(gè)目標(biāo)：

● 多普勒零偏移跟蹤用例：通過檢測(cè)和追蹤多普勒頻移為零的情況來進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用和算法分析；

● 碼型和載波跟蹤循環(huán)設(shè)計(jì)和測(cè)試流程：設(shè)計(jì)和測(cè)試用于跟蹤碼和載波的環(huán)路的過程；

● CRPA系統(tǒng)型式校準(zhǔn)：Controlled Reception Pattern Antenna（可控接收模式天線），通過控制天線陣列中各個(gè)天線元素的相位和振幅，以實(shí)現(xiàn)對(duì)來自不同方向的信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)或抑制的能力，用于對(duì)抗干擾和提高GNSS系統(tǒng)的魯棒性；

● DOP測(cè)量和調(diào)整：Dilution of Precision（精度稀釋），是用于衡量全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）定位精度的指標(biāo)之一；

● 卡爾曼濾波設(shè)計(jì)；

對(duì)于接收機(jī)制造商或高級(jí)開發(fā)人員來說，模擬固定或靜態(tài)衛(wèi)星的能力是一個(gè)有用的工具，他們可以使用其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能進(jìn)行上述特定測(cè)試。GNSS 接收器通常設(shè)計(jì)用于跟蹤帶有“移動(dòng)衛(wèi)星”的 GNSS 星座，因此當(dāng)星座在模擬器中被視為“固定”時(shí)，它們通常無法實(shí)現(xiàn)完整的解決方案，掌握設(shè)計(jì)對(duì)于此類仿真應(yīng)用至關(guān)重要。

本文解釋了如何將一些衛(wèi)星指定為“固定”的——通過由Skydel 軟件引擎提供支持的GSG-7或GSG-8來實(shí)現(xiàn)。

二、使用Skydel創(chuàng)建靜態(tài)衛(wèi)星

GSG-7是基于Skydel GNSS仿真引擎提供的最新定位、導(dǎo)航和授時(shí)測(cè)試解決方案，GSG-7采用比 GSG-8更小的外形尺寸制造；

GSG-8是全面的多端口GNSS模擬引擎，旨在提供最高標(biāo)準(zhǔn)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 信號(hào)測(cè)試和傳感器仿真性能。

兩者都使用Skydel軟件引擎，該引擎能夠在模擬過程中“固定”衛(wèi)星的位置。

您可以使用Skydel 的UI或API調(diào)用兩種不同的模式來使用Skydel在天空中固定/靜態(tài)衛(wèi)星。當(dāng)然，這兩種選擇在現(xiàn)實(shí)中都是無法真實(shí)實(shí)現(xiàn)的的，但它為用戶執(zhí)行特定測(cè)量提供恒定的偽距值。

1.方案一：在仿真期間停止更新衛(wèi)星位置

（1）方法

對(duì)于每個(gè)星座，用戶“強(qiáng)制”每顆衛(wèi)星在不更新其位置的情況下工作。在“Orbits”菜單中，禁用“Update sat. position during simulation（仿真過程中更新衛(wèi)星位置）”選項(xiàng)以強(qiáng)制此功能處于非活動(dòng)狀態(tài)。

注意：此選項(xiàng)等同于提供固定的偽距。然而，星歷表仍在更新，因此被測(cè)接收機(jī)可能因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)衛(wèi)星距離和導(dǎo)航數(shù)據(jù)之間存在不連貫性而拒絕維護(hù)其導(dǎo)航解決方案以獲得適當(dāng)?shù)腜VT。此功能對(duì)于接收機(jī)制造商或高級(jí)開發(fā)人員很有幫助，他們可以使用其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能進(jìn)行特定測(cè)試。此選項(xiàng)的作用是消除衛(wèi)星上的多普勒頻移，并將衛(wèi)星懸掛在相對(duì)于地球的固定位置。

（2）示例

衛(wèi)星更新時(shí)（正常使用情況）：您可以在此處看到所有衛(wèi)星已移動(dòng)（GPS 和 GALILEO）；

取消選擇“Update sat. position during simulation（仿真過程中更新衛(wèi)星位置）”選項(xiàng)后，模擬期間強(qiáng)制衛(wèi)星位置處于非活動(dòng)狀態(tài)；

在本例中，我們僅取消選擇GALILEO衛(wèi)星在模擬中更新位置，然后啟動(dòng)模擬。可以通過上述圖片觀察到：GPS衛(wèi)星移動(dòng)了（綠色），但伽利略衛(wèi)星保持靜止位置（藍(lán)色）。

2.方案二：將目標(biāo)衛(wèi)星設(shè)置為對(duì)地靜止衛(wèi)星

（1）方法

對(duì)于每個(gè)星座，用戶強(qiáng)制衛(wèi)星工作在對(duì)地靜止模式；從Orbit菜單中，勾選“Geostationary（對(duì)地靜止）”啟用對(duì)地靜止模式，用戶需要在以下字段中為每顆選定為對(duì)地靜止衛(wèi)星的衛(wèi)星提供經(jīng)度。此時(shí)你會(huì)注意到，軌道參數(shù)會(huì)自動(dòng)更改以反映地球同步軌道，且參數(shù)將為只讀。

注意：在對(duì)地靜止模式下，默認(rèn)情況下所有衛(wèi)星將放置在相同的緯度和經(jīng)度。您可以將第一顆衛(wèi)星設(shè)置在將模擬車輛的精確經(jīng)度處，并將其他衛(wèi)星設(shè)置在不同的經(jīng)度偏移處，以避免所有衛(wèi)星都放置在同一位置。這將允許您在測(cè)試期間通過更改配置（影響DO 值）來調(diào)整位置精度。

（2）示例

從具有6個(gè)GPS+6個(gè)GALILEO衛(wèi)星的場(chǎng)景開始。

我們僅將GPS衛(wèi)星更改為對(duì)地靜止衛(wèi)星（GALILEO 衛(wèi)星保持正常模式），并更改了5顆GPS衛(wèi)星的經(jīng)度值，以在天空中分布星座，完成效果圖上右圖。

注意：此選項(xiàng)有以下副作用需要考慮：

● 衛(wèi)星距離將為GEO（36000公里），而不是GNSS星座（約20000公里）。因此，需要相應(yīng)地調(diào)整功率水平。（例如：禁用直接信號(hào)模型、天線方向圖調(diào)整等）

● 所有衛(wèi)星都將位于赤道上的同一位置。可以通過菜單更改經(jīng)度，但許多接收機(jī)由于衛(wèi)星配置導(dǎo)致的DOP值不好而難以最終確定PVT（如上面的提示中所述）。

可以將固定衛(wèi)星+其他地方的一些其他移動(dòng)衛(wèi)星組合起來（請(qǐng)注意，它們也會(huì)開始移動(dòng)）。

三、結(jié)論

這個(gè)功能提供了許多優(yōu)勢(shì)，并且可以在SKYDEL模擬器上輕松配置，但建議僅供接收機(jī)制造商或高級(jí)開發(fā)人員使用，他們可以訪問其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能。

將GNSS衛(wèi)星設(shè)置為“固定”對(duì)于接收機(jī)制造商或具有深入訪問其GNSS系統(tǒng)高級(jí)功能的高級(jí)開發(fā)人員非常有用。當(dāng)然，模擬這種情況不僅是一種不現(xiàn)實(shí)的GNSS運(yùn)動(dòng)，而且與GNSS模擬器的主要目的相悖。然而，Skydel的靈活性使得這種能力成為可能，有時(shí)操作者需要固定衛(wèi)星模擬來確保在測(cè)試或模擬期間保持相同的位置或?qū)⒁恍肮潭ā毙l(wèi)星與移動(dòng)衛(wèi)星結(jié)合使用。無論選擇哪種選項(xiàng)，Skydel GNSS模擬引擎都提供了一個(gè)創(chuàng)造這些場(chǎng)景（無論是真實(shí)還是虛構(gòu)）的創(chuàng)新和靈活的環(huán)境。

審核編輯 黃宇