原创 借助TS Skydel与GNSS模拟器创建一颗固定的GNSS卫星

一、为什么要模拟静态的GNSS卫星

根据其应用，用户在模拟静态或固定GNSS卫星可以有几个目标：

● 多普勒零偏移跟踪用例：通过检测和追踪多普勒频移为零的情况来进行相关的应用和算法分析；

● 码型和载波跟踪循环设计和测试流程：设计和测试用于跟踪码和载波的环路的过程；

● CRPA系统型式校准：Controlled Reception Pattern Antenna（可控接收模式天线），通过控制天线阵列中各个天线元素的相位和振幅，以实现对来自不同方向的信号进行增强或抑制的能力，用于对抗干扰和提高GNSS系统的鲁棒性；

● DOP测量和调整：Dilution of Precision（精度稀释），是用于衡量全球导航卫星系统（GNSS）定位精度的指标之一；

● 卡尔曼滤波设计；

对于接收机制造商或高级开发人员来说，模拟固定或静态卫星的能力是一个有用的工具，他们可以使用其GNSS系统的高级功能进行上述特定测试。GNSS 接收器通常设计用于跟踪带有“移动卫星”的 GNSS 星座，因此当星座在模拟器中被视为“固定”时，它们通常无法实现完整的解决方案，掌握设计对于此类仿真应用至关重要。

本文解释了如何将一些卫星指定为“固定”的——通过由Skydel 软件引擎提供支持的GSG-7或GSG-8来实现。

二、使用Skydel创建静态卫星

GSG-7是基于Skydel GNSS仿真引擎提供的最新定位、导航和授时测试解决方案，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模拟引擎，旨在提供最高标准的全球导航卫星系统 （GNSS） 信号测试和传感器仿真性能。

两者都使用Skydel软件引擎，该引擎能够在模拟过程中“固定”卫星的位置。

您可以使用Skydel 的UI或API调用两种不同的模式来使用Skydel在天空中固定/静态卫星。当然，这两种选择在现实中都是无法真实实现的的，但它为用户执行特定测量提供恒定的伪距值。

1.方案一：在仿真期间停止更新卫星位置

（1）方法

对于每个星座，用户“强制”每颗卫星在不更新其位置的情况下工作。在“Orbits”菜单中，禁用“Update sat. position during simulation（仿真过程中更新卫星位置）”选项以强制此功能处于非活动状态。

 

注意：此选项等同于提供固定的伪距。然而，星历表仍在更新，因此被测接收机可能因为发现卫星距离和导航数据之间存在不连贯性而拒绝维护其导航解决方案以获得适当的PVT。此功能对于接收机制造商或高级开发人员很有帮助，他们可以使用其GNSS系统的高级功能进行特定测试。此选项的作用是消除卫星上的多普勒频移，并将卫星悬挂在相对于地球的固定位置。

（2）示例

卫星更新时（正常使用情况）：您可以在此处看到所有卫星已移动（GPS 和 GALILEO）；

取消选择“Update sat. position during simulation（仿真过程中更新卫星位置）”选项后，模拟期间强制卫星位置处于非活动状态；

在本例中，我们仅取消选择GALILEO卫星在模拟中更新位置，然后启动模拟。可以通过上述图片观察到：GPS卫星移动了（绿色），但伽利略卫星保持静止位置（蓝色）。

2.方案二：将目标卫星设置为对地静止卫星

（1）方法

对于每个星座，用户强制卫星工作在对地静止模式；从Orbit菜单中，勾选“Geostationary（对地静止）”启用对地静止模式，用户需要在以下字段中为每颗选定为对地静止卫星的卫星提供经度。此时你会注意到，轨道参数会自动更改以反映地球同步轨道，且参数将为只读。

 

注意：在对地静止模式下，默认情况下所有卫星将放置在相同的纬度和经度。您可以将第一颗卫星设置在将模拟车辆的精确经度处，并将其他卫星设置在不同的经度偏移处，以避免所有卫星都放置在同一位置。这将允许您在测试期间通过更改配置（影响DO 值）来调整位置精度。

（2）示例

从具有6个GPS+6个GALILEO卫星的场景开始。

 

我们仅将GPS卫星更改为对地静止卫星（GALILEO 卫星保持正常模式），并更改了5颗GPS卫星的经度值，以在天空中分布星座，完成效果图上右图。

注意：此选项有以下副作用需要考虑：

● 卫星距离将为GEO（36000公里），而不是GNSS星座（约20000公里）。因此，需要相应地调整功率水平。（例如：禁用直接信号模型、天线方向图调整等）

● 所有卫星都将位于赤道上的同一位置。可以通过菜单更改经度，但许多接收机由于卫星配置导致的DOP值不好而难以最终确定PVT（如上面的提示中所述）。

可以将固定卫星+其他地方的一些其他移动卫星组合起来（请注意，它们也会开始移动）。

三、结论

这个功能提供了许多优势，并且可以在SKYDEL模拟器上轻松配置，但建议仅供接收机制造商或高级开发人员使用，他们可以访问其GNSS系统的高级功能。

将GNSS卫星设置为“固定”对于接收机制造商或具有深入访问其GNSS系统高级功能的高级开发人员非常有用。当然，模拟这种情况不仅是一种不现实的GNSS运动，而且与GNSS模拟器的主要目的相悖。然而，Skydel的灵活性使得这种能力成为可能，有时操作者需要固定卫星模拟来确保在测试或模拟期间保持相同的位置或将一些“固定”卫星与移动卫星结合使用。无论选择哪种选项，Skydel GNSS模拟引擎都提供了一个创造这些场景（无论是真实还是虚构）的创新和灵活的环境。

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