GNSS系統(tǒng)分為三個(gè)主要部分。—空間段由衛(wèi)星或航天器(SV)組成，用于傳輸包含衛(wèi)星軌道、位置、傳輸時(shí)間的導(dǎo)航電文。—控制段指地面監(jiān)測(cè)站和主控中心，用于跟蹤衛(wèi)星信號(hào)、收集偽距測(cè)量數(shù)據(jù)和大氣層模型數(shù)據(jù)、提供導(dǎo)航信息更新、大氣信息和校正信息以及進(jìn)行衛(wèi)星控制。—用戶(hù)段是指GNSS接收機(jī)。

圖1GNSS接收機(jī)工作原理

GNSS接收機(jī)通過(guò)三邊測(cè)量法來(lái)計(jì)算自身位置。它使用導(dǎo)航電文中的傳輸時(shí)間和位置數(shù)據(jù)，測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)延，并由此計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星的距離(偽距)。首先，距離某顆衛(wèi)星特定距離(偽距)的GNSS接收機(jī)所有的可能位置構(gòu)成了一個(gè)球面。兩個(gè)球面的交集是一個(gè)圓環(huán)。三個(gè)球面的交集則是兩個(gè)點(diǎn)。最后需要第四個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)的正確位置。第四個(gè)數(shù)據(jù)可以是地球表面，也就是說(shuō)，如果接收機(jī)位于地球表面，則位于地球表面上的點(diǎn)就是接收機(jī)的正確位置。對(duì)于更普遍的解決方案，則需要第四顆衛(wèi)星的偽距，來(lái)進(jìn)行定位。同時(shí)通過(guò)對(duì)四顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量，不僅可以確定接收機(jī)的位置信息，即經(jīng)度、緯度和高度，還可以校正接收機(jī)的時(shí)鐘誤差，確定正確時(shí)間。

GNSS接收機(jī)測(cè)試的要求

通過(guò)使用天線(xiàn)接收空中的GNSS信號(hào)來(lái)進(jìn)行GNSS接收機(jī)測(cè)試，是簡(jiǎn)單可實(shí)現(xiàn)的，但是這種測(cè)試存在很多問(wèn)題。首先它只能提供有限的信息，由于空中的GNSS信號(hào)受多種因素影響，在持續(xù)的變化，因此很難保證測(cè)試信號(hào)的可控性和可持續(xù)性。再有，在特定的位置和時(shí)間上，有可能沒(méi)有足夠的可用衛(wèi)星信號(hào)可以接收。

此外，一些特殊情況下的測(cè)試，例如遠(yuǎn)程測(cè)試和高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景測(cè)試，測(cè)試費(fèi)用高昂，而且很難實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)和回放系統(tǒng)可以提供仿真的GNSS信號(hào)，進(jìn)行接收機(jī)測(cè)試。雖然這類(lèi)系統(tǒng)能夠提供可重復(fù)的測(cè)試信號(hào)，但是它不能對(duì)所存儲(chǔ)的信號(hào)進(jìn)行修改，不能調(diào)整單個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)，或是在信號(hào)回放時(shí)實(shí)時(shí)添加減損。

為了解決這些問(wèn)題，可以使用GNSS信號(hào)仿真器來(lái)進(jìn)行GNSS接收機(jī)測(cè)試。GNSS信號(hào)仿真器可以仿真GNSS接收機(jī)所接收的信號(hào):來(lái)自于多顆衛(wèi)星的GNSS信號(hào)，每顆衛(wèi)星的信號(hào)具有不同的時(shí)延、多普勒頻偏和功率電平。實(shí)時(shí)GNSS仿真器允許在信號(hào)生成的過(guò)程中對(duì)信號(hào)進(jìn)行修改。GNSS仿真器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠仿真實(shí)際中不存在的衛(wèi)星，從而可以在系統(tǒng)中(例如Galileo和北斗)全部衛(wèi)星完成部署之前，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行早期測(cè)試。中電科儀器儀表公司研制的1465L微波矢量信號(hào)發(fā)生器完全可以滿(mǎn)足上述要求，具體應(yīng)用將在下一篇介紹。

圖21465L微波矢量信號(hào)發(fā)生器實(shí)物圖