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随着全球导航卫星系统的建立与发展,卫星导航在现代社会的诸多领域已经发挥了举足轻重的作用。GNSS卫星信号模拟器能够模拟多种复杂环境,实时生成高精度、高稳定性、可复现的GNSS卫星信号,为GPS/GLONASS多模导航接收机的研制和性能检验提供了完善的测试平台。 本文以 GNSS多频段卫星信号模拟器的研究与实现为中心展开。首先从GPS/GLONASS两个导航系统的基本理论出发,在分析其信号体制的基础上,给出了模拟器卫星信号仿真模型。在卫星信号模拟过程中,深入研究了所涉及的卫星轨道递推、误差模型仿真、高精度信号延迟和时间空间同步等多项关键技术。其中,针对高动态环境对信号模拟精度的要求,创新性地提出了伪距及其变化率的实时计算和三阶频率合成的实现方法;本文还提出了一种惯导观测数据的仿真方法,与卫星信号模拟算法进行数据融合,以实现GNSS/INS组合导航的信号模拟。其次,详述了基于DSP+FPGA的信号模拟器的总体设计方案及其主要模块的功能,并重点对载体轨迹生成、信号初始相位计算、频率修正和电文发送时序等核心模块进行了设计。 最后在双DSP+FPGA的硬件平台上实现了GNSS多频段卫星信号模拟器,并使用接收机与模拟器组成闭环系统进行测试。测试结果如下:(1)静态场景下,使用GPS L1/L5双频、GLONASS L1/L2双频和GPS/GLONASS双模定位时,定位精度分为达到约±8m、±15m和±10m;(2)动态场景下,匀加速直线运动和圆周运动的定位结果与模拟器设定的轨迹一致;(3)惯导软件接收机使用模拟器仿真的惯导观测数据进行定位解算,位置误差为10米量级,姿态角度误差为110?度量级。测试结果表明,GNSS多频段卫星信号模拟器的各项性能指标都达到了设计标准。