NS800模拟器方案

1、NS800 多星座卫星导航信号模拟器设计方案2011 年 2 月北京泰豪联星科技有限公司目 录1 1、NS800NS800 产品概述产品概述 .2 22 2、产品功能及特点、产品功能及特点.3 32.1 基本功能.32.2 产品特点.32.3 主要应用.43 3、系统结构、系统结构.5 53.1 结构组成.53.2 技术特点.63.3 技术指标.74 4、NS800NS800 数学仿真概述及功能数学仿真概述及功能 .10104.1 数学仿真概述.104.2 数学仿真功能.105 5、设备配置、设备配置.1111附：东方联星公司及其卫星导航产品简介附：东方联星公司及其卫星导航产品简介.12121

2、 1、NS800NS800 产品概述产品概述NS800多星座卫星导航信号模拟器是基于我国“北斗二号”新一代卫星导航系统设计开发的、面向各类卫星导航用户设备生产测试以及武器装备组合导航系统常规检测的卫星导航信号模拟器，该产品可以产生12颗北斗二号（BD2）卫星信号，用于精确测试多模兼容接收机的各项性能指标，例如定位精度、启动时间、测速精度、授时精度、信号搜索和跟踪灵敏度、多经抑制能力、接收机通道能力等指标，是多模接收机设计开发和研究的必备设备。此产品还可以检验用户设备和导航装置在不同载体上的动态响应能力、信号捕获性能、定位精度等，能为新一代用户设备研制生产提供简便快速的测试环境，以及为武器装备组

3、合导航系统提供在常规保障和应急作战条件下的便携快速检测手段。2 2、产品功能及特点、产品功能及特点2.12.1 基本功能基本功能NS800 多星座卫星导航信号模拟器具有静态、动态轨迹生成和测试能力，各通道伪距、功率载波初相独立设置能力，针对星座模型生成导航电文能力，多径信号模拟能力，可编程信号场景生成能力，大气层、电离层模型参数设置能力，相对论误差模拟能力。提供静止模型、汽车、轮船、飞机等载体运动模型，支持军码直捕测试场景，支持实时闭环仿真测试，具有数据记录和分析处理能力。用户可以根据实际环境选择不同配置，输出的信号包括：5 颗北斗二号 GEO卫星信号、3 颗北斗二号 IGSO 卫星信号、4

4、颗北斗二号 MEO 卫星信号。北斗二号卫星信号包括：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 可以实现多级级联使用，从而实现多星座模拟或大型系统仿真测试并具有闭环仿真测试能力，其中 NS804 具有延迟 10ms 以内的强实时闭环仿真能力，NS801-NS803 利用以太网进行

5、实时闭环仿真。NS800是我国权威机构认可的北斗接收机标准信号源。2.22.2 产品特点产品特点 NS800 多星座卫星导航信号模拟器具有多星座、多频、高精度和实时闭环等特点，是目前国家最高等级标准的实时闭环 BD 卫星信号模拟器。具体特点如下：1、国家最高等级标准：同类产品已被国家权威部门作为国家卫星导航设备测试最高标准，产品具有权威性和先进性，技术可以同步升级。2、一体化闭环实时仿真： 高集成一体化闭环实时仿真，真正的“设备在回路”，闭环延迟优于10ms，可用于各类载体的半实物联合仿真测试。3、多波束抗干扰信号仿真测试： 采用高集成度一体化数字基带合成和多通道统一上变频技术，可实现多阵元抗

6、干扰天线阵列测试，可实现高动态信号仿真。4、专业 EMI/MEC 设计，电子兼容性好： 从基带、射频以及机箱等各个环节对模拟器进行了专业EMI/MEC设计，产品通过了权威部门电子兼容性测试。2.32.3 主要应用主要应用NS800多星座卫星导航信号模拟器的主要应用： 接收机各项指标测试 多星座兼容性研究和测试 完好性研究和测试 误差分析处理研究和测试 闭环仿真测试 高动态仿真测试 大型系统仿真测试本方案包括 NS800 多星座卫星导航信号模拟器的产品概述、功能及特点、系统结构、核心部件工作原理、技术指标、数学仿真设计和系统配置等内容。3 3、系统结构、系统结构3.13.1 结构组成结构组成NS

7、800 多星座卫星导航信号模拟器由北斗二信号生成器、高精度同步时钟、主控机、射频套件、显示软件、控制软件、数据分析软件和资料组成。系统结构和组成如图 2-1 和图 2-2 所示。主控计算机显示软件控制软件数学仿真软件数据处理软件功率控制装置接口设备信号输出高精度同步时钟北斗二 B1 信号生成器北斗二 B2 信号生成器北斗二 B3 信号生成器图 2-1：NS800 模拟器系统结构图空间环境模型电文生成模型基本观测数据生成模型时空系统模型卫星轨道及钟差模型导航电文编排模型轨道拟合钟差拟合电离层拟合地球自转效应改正相对论效应改正电离层模型对流层模型多径模型大气衰减模型导航电文天线口面观测数据+信号仿

8、真分系统信号仿真分系统+含多径及干扰的天线口面观测数据信号仿真分系统用户仿真外部输入轨迹和姿态用户轨迹姿态计算模型外部输入用户轨迹及INS姿态图 2-2： NS800 模拟器数学仿真分系统组成3.23.2 技术特点技术特点（1）北斗二号星座模拟仿真能同步生成北斗二号同步仿真。（2）闭环实时仿真能够实时远程动态注入轨迹数据，并且模拟器按照注入轨迹生成卫星信号，构成实时硬件闭环测试系统。（3）高动态信号输出能够根据设计输入的目标高动态运动特性模拟导航接收机的运动轨迹，并仿真高动态环境对导航信号的影响。（4）伪距精度采用高精度时钟源作为系统同步和信号产生标准，保证信号载波相位精度小于 0.5PPM，

9、保证伪距控制精度小于 0.03 米。（5）码载波相位一致性具有良好的码和载波相位一致性，保证在高动态信号环境下满足高精度码相位和载波相位测量，通道一致性小于 0.3ns。（6）参数可配置能够自主定义或选择卫星星座、卫星误差、大气模型、多路经和天线参数等；具备导航电文编辑功能；可导出伪距（载波相位） 、位置、速度和时间等数据；可注入历书、飞行轨迹；可脱离硬件设备进行轨迹的仿真。支持 IGS-SP3-C 精密星历注入，用于卫星轨道预测和钟差预测。（7）可扩展性可根据需要扩展导航频段信号。（8）同步触发功能既可以系统内部自主同步触发工作，也能够接收外部触发信号，并触发导航信号模拟器进入工作状态。（9

10、）多径信号具备仿真多径功能。（10）接收机性能评估具备接收机性能评测功能，提供接收机性能评测软件，完成接收机的灵敏度、定位精度、测速精度的性能评测。（11）在线自校准功能在每次测试前系统都要进行校准，并且系统具备独立进行自校准的能力。能够自动校准测试设备相位、幅度误差的测试、补偿，全自动进行，无需人工更改系统线缆连接即可进行。3.33.3 技术指标技术指标（1）输出信号频率BD2 B1 I 支路信号：1561.098MHz2.046MHzBD2 B1 Q 支路信号：1561.098MHz2.046MHzBD2 B2 I 支路信号：1207.14MHz2.046MHzBD2 B2 Q 支路信号：

11、1207.14MHz10.23MHzBD2 B3 I 支路信号：1268.52MHz10.23MHzBD2 B3 Q 支路信号：1268.52MHz10.23MHz（2）1PPS 秒脉冲输出输出电平：3.3v LVTTL上升沿稳定度：0.1ns占空比：50%（3）标准时钟输出时钟频率：10MHz（4）闭环延迟10ms（NS800-VXI）以太网闭环（NS800-Int、NS800-1U、NS800-4U）（5）时钟输入1PPS 信号：1 路10MHz 信号：1 路（6）输出信号功率功率范围：-183dBW-35dBW功率分辨率：优于 0.2dB功率准确度：优于 0.7dB（7）杂波抑制相位噪声

12、：-70dBc/Hz 10Hz；-80dBc/Hz 100Hz；-85dBc/Hz 1kHz；-90dBc/Hz 10kHz；-95dBc/Hz 100kHz谐波功率（MAX）：-40dBc杂波功率（MAX）：-60dBc（8）信号精度（60 秒最大 RMS）伪距相位控制精度：优于 0.001m伪距变化率精度：优于 0.003m/s通道间一致性：0.3ns载波与伪码相干性：1 度I、Q 相位正交性：1 度通道时延稳定度：5000 小时MTTR：2 小时MLDT：24 小时（14）电磁兼容性满足国家军用标准GJB151-97中 RE103、RS103 要求。4 4、NS800NS800 数学仿真

13、数学仿真概述及功能概述及功能4.14.1 数学仿真概述数学仿真概述数学仿真分系统是根据技术要求约定，完成卫星轨道、用户轨迹、空间环境、多径信号、干扰信号、阵列天线以及天线方向图的建模，实时计算用户天线口面接收到的全部可视卫星的导航信号特性，包括卫星相对用户的伪距、多普勒、多普勒变化率和多普勒变化率的变化率等数据，用于驱动信号发生单元生成用户天线口面接收的导航信号和天线后端的导航信号。4.24.2 数学仿真数学仿真功能功能数学仿真系统的功能主要有时空系统模型、卫星轨道仿真、卫星钟差仿真、基本观测数据生成模型、空间环境模型、多径效应仿真、干扰模型、导航电文生成模型及用户接收机动态仿真（能够模拟静态

14、、车辆、飞机、舰船、运载火箭、导弹和卫星等载体的运动特性）等，具体如下：(1) 时空系统模型用于提供系统所需的时间系统和空间系统。主要包括涉及到的各种时间系统及其转换模型、坐标系统及其转换模型。(2) 卫星轨道及钟差计算模型考虑二体引力和地球非球形、日月引力、太阳光压等摄动力的条件下，计算卫星的位置、速度；同时计算卫星钟差。(3) 基本观测数据生成模型在考虑相对论效应建模和修正地球自转的前提下，生成用户的观测数据，包括几何距离、伪距变化率、多普勒频移和载波相位。(4) 空间环境模型对电离层延迟、对流层折射、大气衰减进行建模，形成误差距离，与 4)中计算的几何距离叠加后形成最终的伪距。(5) 多

15、径效应仿真用于生成相对于直达导航信号的多径信号。(6) 干扰模型用于生成干扰源的位置和干扰源的类型。(7) 导航电文生成模型:用于生成系统测试所需导航电文，包括广播星历参数计算模型，卫星钟差参数计算模型，电离层延迟模型参数计算模型和电文编排模型。(8) 用户接收机动态仿真用户模型主要包括两方面功能，即在无大系统输入的条件下，根据用户确定的模型生成用户的位置、速度、加速度、加加速度和姿态信息；在闭环模式下，接收大系统输入作为用户的位置、速度、加速度、加加速度和姿态信息。5 5、设备配置、设备配置 NS800 多星座卫星导航信号模拟器详细配置(最大配置)如下表：序号规格名称单位数量说明1NS800

16、 主控机台1含主控计算机、键盘、LCD 显示屏、鼠标等。2NS800-4U多频点信号模拟器台14U 机箱。3以太网电缆根11 米。4射频转接套件套15电源线根2220V AC。6NS800技术参考手册册17NS800 使用说明书册18NS800 软件光盘张19NS800 安装手册册110NS800 质保单份111NS800 合格证份112NS800 装箱单份1附：东方联星公司及其卫星导航产品简介附：东方联星公司及其卫星导航产品简介北京东方联星科技有限公司（简称“东方联星” ）是注册于北京市海淀区的高新技术企业，公司专业从事自主知识产权的卫星导航核心技术产品的设计、开发、生产和销售。当前已批量生

17、产的主要产品包括：北斗多模卫星导航芯片、高性能北斗多模接收机、卫星导航与惯性导航组合导航系统、抗干扰卫星导航系统、卫星导航多星座模拟器、开发实验设备等 6 类 41 款定型产品。东方联星公司自主设计生产的北斗多模导航芯片和接收机，灵敏度高、定位启动时间短、定位更新率高、抗干扰能力强，在航空、航天、航海、测量、通信、电力、气象、车载、手机等领域的各类载体上应用，已成为导航市场上的首选品牌产品。东方联星公司自主设计生产的 NS800 多星座模拟器，具有开环测试、闭环测试、多波束测试能力，产品以其高性能、高质量、优异的技术服务，受到国内外用户的高度认可。东方联星公司自主设计生产的开发实验设备，开放卫

18、星导航接收机内部源程序、开放算法、开放原始数据、开放硬件/软件接口，使用者在真实卫星信号环境，进行各类开发实验。已经成为各大学、科研院所卫星导航研究、开发、教学的重要环境。 2009 年，北京东方联星科技有限公司与泰豪科技（600590）合资组建了北京泰豪联星技术有限公司。泰豪联星主要从事高端北斗多模卫星导航应用系统的设计、生产和销售。我们以高新的技术，优秀的团队，完善的管理，努力为国内外用户提供更高性能的产品、更为优质的服务。批量生产定型的导航芯片产品：1. OTrack-32 BD2/GPS/GLONASS 多模兼容导航芯片2. NavCore-S BD2/GPS/GLONASS 单系统芯片3. ProGee 导航与通信一体化芯片批量生产定型的接收机产品：1. CNS100-BG BD2/GLONASS 双系统接收机2. CNS100-GG GPS/GLONASS 双系统接收机3. CNS50-GPS 接收机4. CNS50-BD2 接收机5. AG12 GPS 接收机6. AG20-429 GPS 接收机7. AG-II GPS 接收机8. CC100-BG/GG 双模卫星导航接收机9. ProNav-I 导航与通信一体化模块10. ProNav-II 导航与通信一体化模块组合导航产品：1. PNS100 卫星导航与微机电惯导紧耦合导航系统2. PNS200 卫星导航