GPS真机信号模拟器制造技术

本发明专利技术公开GPS真机信号模拟器，包括GPS接收器，GPS接收器采用通用的软件无线电平台来产生所需的射频信号，GPS接收器的内部集成有模拟GPS算法组件，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据，采用GPS真机信号模拟器来控制真机设备，使真机设备可以按照考试评估大纲的要求工作并保留完整的真机功能。基于真机的评估考试更能反映船员的真实能力，也能帮助船员提升业务水平，实用性能优，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

GPS Signal Simulator

The invention discloses a GPS real-time signal simulator, which includes a GPS receiver. The GPS receiver uses a general software radio platform to generate the required radio frequency signals. The internal integration of the GPS receiver has an analog GPS algorithm component. The analog GPS algorithm component runs in a programmable logic unit (PL). The analog GPS algorithm component is loaded through a processing system (PS), and the analog GPS algorithm component controls the source. Electronic chart data, using GPS real-time signal simulator to control real-time equipment, so that real-time equipment can work in accordance with the requirements of the examination evaluation outline and retain the complete real-time function. The assessment test based on real machine can better reflect the crew's real ability and help them improve their business level. It has excellent practical performance. It is a good innovative scheme and has a good market prospect.

【技术实现步骤摘要】
GPS真机信号模拟器
本专利技术涉及船员评估考试系统，特别是涉及GPS真机信号模拟器。
技术介绍
实操中采用软件模拟设备界面的方式存在拟真度低，无法完全模拟出真机设备的全部功能以及性能；另外，对模拟设备的操作是通过键盘、鼠标或触摸屏完成，与真机操作区别非常大；采用模拟器方式也无法满足考试大纲的要求。采用真机方式，主要有两点不足：采用真机方式，主要有两点不足：1、由于大多数考试评估是在院校的教学楼内，大楼静止不动，GPS真机设备收到的真实GPS信号也将固定位置信号，不满足评估要求；2、由于信号为固定位置，GPS真机设备有很多项目均不能发挥正常作用，如：到达报警，偏航提醒等。目前，市场产品均针对仪器作测试，没有面向船员评估考试用的GPS真机信号模拟器，实用性能不佳，不能满足社会发展的需求。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要GPS真机信号模拟器，以解决现有技术的不足。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，造成船员考试评估的局限性，本专利技术提出GPS真机信号模拟器，设计新颖，通过虚实结合的技术方案，做到了真机设备真实反映评估场景，船员实操真机设备来完成评估，实用性能优，已解决现有技术的缺陷。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：GPS真机信号模拟器，包括GPS接收器，GPS接收器采用通用的软件无线电平台来产生所需的射频信号，GPS接收器的内部集成有模拟GPS算法组件，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据；GPS接收器设置为当前需要确定位置的设备，GPS接收器连接四颗卫星的脉冲星辐射信号数据；四颗卫星已知的当前空间坐标值为Position1、Position2、Position3、Position4；d1、d2、d3、d4设置为已知四颗卫星到GPS接收器的距离值；Location设置为要定位的卫星GPS接收器的位置值；GPS卫星均在广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳，GPS接收器收到数据包后，用GPS接收器确定当前时间减去数据包发出时的时间戳的时间，就是数据包在空中传输所用的时间，数据包在空中的传输时间，乘上数据包的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，即为该卫星到GPS接收器的距离，数据包采用无线电波传送，理想速度设置为光速，光速设置为c，传播时间设置为Ti；用公式表示为：di＝c*Ti，(i＝1,2,3,4)。进一步，GPS接收器在FPGA内部同时模拟至少4颗卫星的输出，通过时钟将各个卫星信号按照时序合理通过射频接口送出，使接收机将GPS接收器产生的多颗卫星模拟数据认为是真实的GPS信号，从而获得GPS模拟的效果。进一步，本专利技术软件无线电平台的表面设置有通用板卡，软件无线电平台的接口端设置有千兆网主控接口，千兆网主控接口连接有64GBeMMC存储卡。进一步，本专利技术GPS接收器的一端设置有外部参考输入接口，GPS接收器的另一端设置有PPS输出接口，PPS输出接口的侧边集成有GPS功放单元，外部参考输入接口的侧边集成有GPS滤波器。本专利技术船员评估考试系统的流程为：第一步，评估用的电子海图产生动态数据；第二步，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据；第三步，真机完全按照GPS信号发生器的实时位置信号实时计算出动态位置信息；第四步，电子海图的位置信息是虚拟设置的但是对于真机来说RF信号是真实的，船员操作真机也是真实的，最终实现了完美的虚实结合，满足船员评估考试的现实需求。本专利技术的有益效果是：设计新颖，采用GPS真机信号模拟器来控制真机设备，使真机设备可以按照考试评估大纲的要求工作并保留完整的真机功能。基于真机的评估考试更能反映船员的真实能力，也能帮助船员提升业务水平，实用性能优，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术：图1为本专利技术的GPS真机信号模拟器结构框图；图2为本专利技术GPS定位原理图；图3为D1到D4到达时序图。图中100-GPS接收器，110-软件无线电平台，120-千兆网主控接口，130-64GBeMMC存储卡，140-通用板卡，150-GPS功放，160-PPS输出接口，170-GPS滤波器，180-外部参考输入接口，200-卫星。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。参见图1，GPS真机信号模拟器，包括GPS接收器100，GPS接收器100采用通用的软件无线电平台110来产生所需的射频信号，GPS接收器100的内部集成有模拟GPS算法组件，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据；软件无线电平台110的表面设置有通用板卡140，软件无线电平台110的接口端设置有千兆网主控接口120，千兆网主控接口120连接有64GBeMMC存储卡130。GPS接收器100的一端设置有外部参考输入接口180，GPS接收器100的另一端设置有PPS输出接口160，PPS输出接口160的侧边集成有GPS功放单元150，外部参考输入接口180的侧边集成有GPS滤波器170。GPS定位，实际上就是通过四颗已知位置的卫星200来确定GPS接收器的位置，GPS定位原理如图2所示；图中的GPS接收器为当前要确定位置的设备，卫星1、2、3、4为本专利技术定位要用到的四颗卫星200:·Position1、Position2、Position3、Position4分别为已知四颗卫星的当前位置(空间坐标)；·d1、d2、d3、d4分别为已知四颗卫星到要定位的GPS接收器的距离；·Location为要定位的卫星接收器的位置。GPS卫星都在广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳。GPS接收器收到数据包后，用当前时间(当前时间当然只能由GPS接收器自己来确定了)减去时间戳上的时间，就是数据包在空中传输所用的时间了。知道了数据包在空中的传输时间，那么乘上他的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，也就是该卫星到GPS接收器的距离了。数据包是通过无线电波传送的，那么理想速度就是光速c，把传播时间记为Ti的话，用公式表示就是：di＝c*Ti(i＝1,2,3,4)。d1到d4时序图如图3所示。根据以上描述的GPS定位原理，GPS模拟组件在FPGA内部同时模拟至少4颗卫星的输出，通过时钟将各个卫星信号按照时序合理通过射频接口送出，使接收机将GPS模拟组件产生的多颗卫星模拟数据认为是真实的GPS信号，从而获得GPS模拟的效果。用RF信号仿真、微机控制，通过虚实结合的办法，将真机与模拟的考试场景结合在一起，使船员可以在真机情景下完成全部的考试科目。第一步，评估用的电子海图产生动态数据。第二步，模拟GPS算法组件运行于PL部分，由PS部分加载和控制，控制来源来自电子海图数据。第三步，真机完全按照GPS信号发生器的实时位置信号实时计算出动态位置信息。电子海图的位置信息是虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.GPS真机信号模拟器，包括GPS接收器，其特征在于：GPS接收器采用通用的软件无线电平台来产生所需的射频信号，GPS接收器的内部集成有模拟GPS算法组件，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据；GPS接收器设置为当前需要确定位置的设备，GPS接收器连接四颗卫星的脉冲星辐射信号数据；四颗卫星已知的当前空间坐标值为Position1、Position2、Position3、Position4；d1、d2、d3、d4设置为已知四颗卫星到GPS接收器的距离值；Location设置为要定位的卫星GPS接收器的位置值；GPS卫星均在广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳，GPS接收器收到数据包后，用GPS接收器确定当前时间减去数据包发出时的时间戳的时间，就是数据包在空中传输所用的时间，数据包在空中的传输时间，乘上数据包的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，即为该卫星到GPS接收器的距离，数据包采用无线电波传送，理想速度设置为光速，光速设置为c，传播时间设置为Ti；用公式表示为：di＝c*Ti，(i＝1,2,3,4)。...

【技术特征摘要】
1.GPS真机信号模拟器，包括GPS接收器，其特征在于：GPS接收器采用通用的软件无线电平台来产生所需的射频信号，GPS接收器的内部集成有模拟GPS算法组件，模拟GPS算法组件运行于可编程逻辑单元(PL)，模拟GPS算法组件通过处理系统(PS)进行加载，模拟GPS算法组件控制来自电子海图数据；GPS接收器设置为当前需要确定位置的设备，GPS接收器连接四颗卫星的脉冲星辐射信号数据；四颗卫星已知的当前空间坐标值为Position1、Position2、Position3、Position4；d1、d2、d3、d4设置为已知四颗卫星到GPS接收器的距离值；Location设置为要定位的卫星GPS接收器的位置值；GPS卫星均在广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳，GPS接收器收到数据包后，用GPS接收器确定当前时间减去数据包发出时的时间戳的时间，就是数据包在空中传输所用的时间，数据包在空中的传输时间，乘上数据包的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，即为该卫星到GPS接收器的距离，数据包采用无线电波传送，理想速度设置为光速，光速设置为c，传播时间设置为Ti；用公式表示为：di＝c*Ti，(i＝1,2,3,4)。2.根据权利要求1所述GPS真机信号模拟器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：从伟，
申请(专利权)人：中交航信上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31