标签: 卫星信号

全球导航卫星系统 (GNSS) 改变了我们导航和收集地理空间数据的方式。多个卫星星座为导航和地理空间应用提供信号，GNSS信号、辅助增强信号和回波信号的数量惊人。 例如，全球定位系统 (GPS) 目前由30多颗卫星组成（到2025年将达到63颗），每颗卫星都通过不同频率传输多个信号。当您考虑其他GNSS星座（如GLONASS、伽利略和北斗）时，信号总数会显著增加。 此外，随着新卫星的发射和现有卫星的更新，这些星座正在不断发展，未来的卫星数量将会更加惊人。 一、GNSS模拟器的过去与现在 1.过去：充满挑战 从历史上看，模拟全频谱GNSS信号具有挑战性。 它需要强大的计算能力、对卫星轨道和信号传播的精确建模，以及对每个星座的独特特征的深入了解。GNSS工程师必须应对信号干扰、卫星几何形状和大气条件的复杂性，以创建真实的测试环境。 模拟所有这些方面超出了传统模拟器的能力，因为 传统模拟器无法生成足够的信号数量 。但现代硬件正在扩大可能性并消除过去的局限性。 2.现在：GPU的崛起 现代GNSS模拟器，如 Skydel驱动的GSG-7、GSG-8， 通过利用现代 GPU（图形处理单元，俗称显卡）强大的计算能力来模拟超过1600个GNSS 信号，成功克服了这一技术障碍。 新品：Skydel GSG-8 Gen2 更高信号容量、支持高级场景模拟、可用性更强 通过其软件定义架构，Skydel利用GPU的能力，根据CPU执行的伪距计算加速信号生成和调制，从而实现复杂场景的实时模拟。 此功能使GNSS工程师能够创建高度复杂且真实的环境，复制当今世界拥挤的信号景观 。模拟数千个GNSS信号可确保全面测试、优化接收器性能并增强导航系统在面临挑战性条件时的弹性，最终为各种应用提供更可靠、更准确的定位。 与FPGA模拟器相比，GPU模拟器的另一个巨大优势是GPU不需要使用固件进行预编程 。相反，信号调制是根据天空视图的场景和演变即时（在软件中）完成的。与基于FPGA的模拟器不同，每个星座的模拟信号数量不是静态的，而是纯动态的。 二、为什么需要模拟超过1000个信号 GNSS工程师在确保基于GNSS的系统的可靠性、弹性和精度方面发挥着关键作用，模拟1000 多个信号对于他们的工作至关重要。我们总结了GNSS工程师需要模拟如此大量信号的5大原因。 1.真实的测试环境 模拟1000多个信号使工程师能够准确地复制复杂的现实场景 。这有助于他们评估GNSS系统在具有挑战性的条件下的性能，包括信号干扰、多径反射以及视野中卫星数量急剧增加的空间应用。 2.天线阵列优化 许多GNSS应用都依赖于天线阵列。这些可以进一步分为两个行业： ● 商业 ：自动驾驶车辆和精准农业，依赖天线阵列和多天线应用（例如，无人机进行姿态测量）、RTK定位（基站+流动站）或多车辆应用。 ● 抗干扰 ：CRPA（天线阵列）用于减轻干扰和改善信号接收，工程师使用信号仿真来微调天线设计和配置，确保在多样化或竞争环境中实现最佳性能。 3.具有挑战性的环境模拟 GNSS接收器必须足够灵敏，能够接收在挑战性环境中经常遇到的微弱信号。模拟城市峡谷、隧道或桥梁等地点信号衰弱的能力对于精确定位至关重要。 模拟大量信号（例如多径回波）可帮助工程师评估接收器灵敏度和采集能力，即使在低信号条件下也能确保可靠的性能 。 4.安全增强 在当今世界，GNSS信号容易受到干扰。 通过模拟大量信号，工程师可以开发和测试算法来检测和减轻这些威胁，从而增强GNSS系统的安全性。 5.多星座融合 现代GNSS接收器通常结合来自多个卫星星座的信号，以提高准确性和可用性。 通过模拟来自不同星座的信号及其独特的特性，工程师可以优化接收器算法，确保无缝集成以提高定位精度。 此外，在LEO PNT星座兴起的推动下，星座、频率和信号的数量正在加速增长。目前，有近7000颗卫星绕地球运行，而且这个数字每月都在增长。 我们用一个例子让您更加直观的了解。我们假设有12颗卫星可见，需要进行模拟。 ● 模拟12颗卫星传输GPS L1C/A —— 需要12个信号 ● 对于每个附加频点（例如 GPS L2C）， 我们再添加12个信号 ● 因此模拟12颗卫星传输GPS L1C/A + L2C需要2×12 = 24 个信号 ● 乘以每个模拟回波的信号数量 （多径）。例如：模拟12颗卫星传输GPS L1C/A + L2C和 1 个回波需要24x(1+1)=48 个信号 ● 或者在另一个示例中，如果您需要为双天线设备模拟具有1个回波的每个民用信号传输，您将进行以下计算： ○ 60MSps时的信号数量：12 × 15（民用信号数） × 2（两个天线） × 2（回波+1）= 720 ○ 125MSps时的信号数量：13 × 15（民用信号数） × 2 （两个天线）× 2 （回波+1）= 780 通过这个实例，您应该清楚，如果想要模拟全星座并仿真各类场景，1000个信号并不算多。 END GNSS信号的现实世界是广阔而复杂的，有大量的卫星和信号在运行。虽然模拟每个信号可能不切实际，但模拟1000多个信号仍然是GNSS工程师的重要任务。 通过使用Skydel模拟如此多的信号，用户能够解决GNSS环境的复杂性、优化系统组件、增强安全措施，并确保在一系列应用和行业中实现准确定位。 Skydel一直致力于实现模拟视野中所有信号的能力。其软件定义架构与利用现代 SDR 和 GPU 的能力相结合，使其能够达到几乎无限数量的信号/通道 。事实上，很快，GNSS 模拟器中可能的信号数量将不再是一个区别因素，信号数量“有限”的系统将成为过去。去年，Skydel在信号数量方面取得了巨大进步，并且已经能够在GSG-8模拟器平台上生成1600多个信号（包括传统星座）。无需升级Skydel，更换更高端的硬件（GPU，CPU），Skydel配置能够传输更多信号，而不影响稳定性和性能。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.5', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

广播卫星频谱监测背景 频率的测量结果能够充分反映出节目播出的质量，还能够了解到在节目播放中产生的信号影响情况，这是无线电广播的有效监测中极为重要的一个方面。目前，大部分国际通信卫星尤其是商业卫星使用的频谱为C波段（下行/上行频率为4/6 GHz) 或Ku波段(下行/上行频率为12/14 GHz)，无线电管理部门配备的频谱分析仪上限频率一般可达30 GHz～50 GHz，因此在对广播卫星通信进行电磁环境监测或对地面卫星干扰进行排查监测时，可以利用各种监测天线与频谱分析仪对卫星地球站的射频信号进行直接测量，也可对其射频信号进行下变频后作监测分析，排查干扰信号，确保广播电视的安全播出。 在意⼤利，电视信号的分布因地区而异：大都市和人口密集地区主要使用地面网络；人口稀少的农村和偏远地区依赖卫星，农村地区约占全国面积的75%。无干扰的卫星信号传输可帮助意大利的每个人都接收到同样高质量的节目。 关于意大利广播公司 Rai Way是意大利国家广播公司Rai的子公司，在整个意大利拥有超过2300个使用卫星传输信号的广播站点，负责确保广播内容能够准确、高质量地传送到意大利各地的观众和广播平台。他们的工作对于维护广播和电视业务的连贯性和可靠性至关重要，通过使用德思特手持式频谱分析仪成功地升级了他们的方案，极大地节省了成本，提高了测试结果的准确性。 意大利广播公司难点 在之前的方案中，Rai Way的技术⼈员利用⼀队监控卡车进行日常无线电覆盖测绘，来解决可能发生的任何问题。如果没有车队对频谱的监测，则无法及时对异常情况做出响应。由于干扰问题时常发生，因此Rai Way公司需要可靠、移动且坚固的解决方案。 在使用德思特手持式频谱分析仪之前，Rai Way公司使用的是台式频谱仪加上桅杆的方案进行信号的监测。 监测车内部通常有⼀个台式频谱分析仪，连接到10米望远镜顶部的天线桅杆。这种方案为信号传输创建了⼀条较长的RF电缆路径，当它到达频谱分析仪的输入端口时会导致相当大的信号衰减，在10 GHz以上的频率尤其严重。在使用德思特手持式频谱分析仪的方案之前，意大利广播公司的频谱监测方案面临着一系列难题： ● 线缆过长，衰减过大（尤其是高频信号） ● 监测结果不可靠 ● 成本过高 德思特方案 为了满足Rai Way公司可靠、移动且坚固的解决方案需求。德思特对他们原来的方案进行了升级。 在信号方面，考虑到实时传输以及减少损耗的需求。德思特方案在信号接收端使用喇叭天线、损耗极小的短线缆、手持式频谱分析仪加上路由器（数据传输），而在信号监测端，德思特方案使用了虹科手持式频谱分析仪特有的远程控制功能。在监测车辆上就可以利用频谱仪自带的上位机，实时观察到目前的频谱情况。主要传输原理如下： 1.车外无线接收端 ：接收到信号频谱数据后通过USB将数据发送到路由器（具有数据管理功能的路由器）。 2. 车内数据监控端 ：使用德思特手持式频谱分析仪的上位机软件，开启远程模式，通过连接到路由器的IP地址，访问频谱数据。从而在车辆上监控频谱数据。 德思特车载手持频谱监测方案的优点在于： ● 德思特使用了专用支架轻松牢固地将手持频谱仪和喇叭天线固定在伸缩杆上，这样缩短了从接收天线到手持频谱仪接收口径的距离，大大减少了信号的衰减，提高了信号监测的可靠性。 ● 如果需要在地面上进行频谱监测，也可以灵活的拆卸手持频谱分析仪套件，极大地节省了经济成本，并且拆卸简单，移动性和灵活性强。 客户用例 为避免信号衰减和丢失，Rai Way公司为每辆监测车都配备了这一套解决方案。 该解决方案执行RF频谱测量并将结果实时传输到监测车的PC端，以便操作员在信号频谱出现异常时迅速做出反应。德思特手持式频谱分析仪的电池续航时间约为4小时，可在户外长时间使用而无需为电池充电。由于其开放的应用程序编程接口（API）、紧凑的外形和重量，德思特手持式频谱仪可以与各种第三方解决方案集成。德思特广播卫星信号频谱监测方案是Rai Way现有监控设备的完美补充。 方案升级后的成果 ✓ 信号损失减少20dBm，信号可靠性提高了10倍 ✓ 在可靠性、可移动性、灵活性、坚固性方面的表现提高了30倍 ✓ 可用性大幅提升，可车载监测无线频谱，也可检测地面点对点干扰连接的问题 产品介绍 德思特手持式频谱分析仪是最小的毫米波频谱分析仪，具有非常高的接收机灵敏度，并且覆盖0.01 GHz到87 GHz的各个频段，可根据您的需求进行选择，即开即关式设计，可戴手套工作，高达4小时续航时间，是外场测试、干扰检测、天线对准和视距验证的必备工具。 ✓ 满足多种应用的频率范围：10 MHz-87 GHz ✓ 领先的接收机灵敏度：-168 dBm/Hz ✓ 尺寸小，重量轻：135×83×34 mm，0.57 kg ✓ 单手握持，可戴手套操作，设备&GUI控制 ✓ 独立工作，无需外部供电 ✓ 续航时间4小时 ✓ 上位机软件具备远程模式，可通过路由器的IP地址，访问频谱数据。