Gnss接收機(jī)模擬器及重力場反演系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于低跟蹤衛(wèi)星重力測量系統(tǒng)重力場恢復(fù)演示驗(yàn)證的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigat1n Satellite System，GNSS)接收機(jī)模擬器及包括該GNSS接收機(jī)模擬器的重力場反演系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]低低跟蹤重力衛(wèi)星項(xiàng)目可以快速獲取全球地球重力場中場波信息，能夠?qū)崿F(xiàn)星間有偏距離的微米級(jí)測量精度，已經(jīng)成為地球物理、大地測量、水文、海洋等學(xué)科研究，甚至防災(zāi)減災(zāi)等方面的一種高技術(shù)手段和國際重力測量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該方法主要是把低軌衛(wèi)星作為地球重力場的傳感器，通過衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星獲得星間距離和距離變化量來反演重力場模型。通過調(diào)研論證發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的RF數(shù)字模擬在軌距離時(shí)延模擬裝置不能提供動(dòng)態(tài)高精度時(shí)延模擬，這樣KBR (K波段測距)設(shè)備難以直接集成于KBR和GNSS的模擬觀測數(shù)據(jù)生成模擬器中，并且模擬在軌距離的精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，為克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)，并提供下述至少一種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開了一種GNSS接收機(jī)模擬器及重力場反演系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種GNSS接收機(jī)模擬器，包括:
[0006]實(shí)時(shí)仿真控制模塊，用于基于接收到的軌道數(shù)據(jù)、重力參數(shù)及大氣參數(shù)，得到衛(wèi)星的位置信息和用戶的位置信息，并模擬電離層、對(duì)流層和多路徑效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的誤差信息，將所述衛(wèi)星的位置信息和所述用戶的位置信息及所述誤差信息發(fā)送給觀測數(shù)據(jù)生成模塊；以及
[0007]所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊，用于基于所述實(shí)時(shí)仿真控制模塊發(fā)送的所述位置信息以及所述誤差信息生成衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)。
[0008]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述實(shí)時(shí)仿真控制模塊包括:
[0009]所述實(shí)時(shí)仿真控制模塊包括:
[0010]空間環(huán)境參數(shù)仿真單元，用于接收所述軌道數(shù)據(jù)、重力參數(shù)及大氣參數(shù)，基于接收到的數(shù)據(jù)以及電離層延遲模型、對(duì)流層延遲模型、相對(duì)論效應(yīng)模型和地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)模型模擬電離層、對(duì)流層和多路徑效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的誤差信息，并將所述誤差信息發(fā)送給所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊；
[0011]用戶軌跡數(shù)據(jù)單元，用于接收所述軌道數(shù)據(jù)、重力參數(shù)及大氣參數(shù)，并從接收到的數(shù)據(jù)中提取得到用戶的位置信息，將所述用戶的位置信息發(fā)送給所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊，其中所述用戶的位置信息包括用戶的軌跡位置、速度以及加速度；
[0012]空間星座與軌道單元，用于為各個(gè)衛(wèi)星建立模型，并基于接收到的星歷，計(jì)算衛(wèi)星的位置信息，并將所述衛(wèi)星的位置信息發(fā)送至所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊；
[0013]天線方向圖仿真單元，用于根據(jù)接收信號(hào)的入射角，在信號(hào)增益格網(wǎng)表中查找出與所述入射角對(duì)應(yīng)的放大增益，并將該放大增益發(fā)送給所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊；以及
[0014]時(shí)空系統(tǒng)轉(zhuǎn)換單元，用于將外部設(shè)備輸入的時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)發(fā)送至所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊。
[0015]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊包括:
[0016]時(shí)空系統(tǒng)仿真單元，用于基于所述時(shí)空系統(tǒng)轉(zhuǎn)換單元發(fā)送的時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)仿真時(shí)空導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)，并將仿真得到的所述時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)發(fā)送給所述衛(wèi)星軌道仿真單元；
[0017]所述衛(wèi)星軌道仿真單元，用于基于所述時(shí)空系統(tǒng)仿真單元發(fā)送的時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)、所述空間星座與軌道單元發(fā)送的所述衛(wèi)星的位置信息，并基于軌道計(jì)算公式，實(shí)時(shí)生成當(dāng)前時(shí)刻的衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并將所述衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)生成單元；
[0018]衛(wèi)星鐘差仿真單元，用于基于來自各個(gè)衛(wèi)星的星歷實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的衛(wèi)星鐘差信息，并將所計(jì)算的衛(wèi)星鐘差信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元；
[0019]所述電離層效應(yīng)仿真單元，用于基于所述空間環(huán)境參數(shù)仿真單元發(fā)送的誤差信息實(shí)時(shí)仿真電離層延遲，將所述電離層延遲發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元；
[0020]對(duì)流層效應(yīng)仿真單元，用于基于所述空間環(huán)境參數(shù)仿真單元發(fā)送的誤差信息實(shí)時(shí)計(jì)算仿真當(dāng)前時(shí)刻的對(duì)流層延遲，將所述對(duì)流層延遲發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元；
[0021]相對(duì)論效應(yīng)仿真單元，用于基于所述空間環(huán)境參數(shù)仿真單元發(fā)送的誤差信息實(shí)時(shí)仿真當(dāng)前時(shí)刻的相對(duì)論效應(yīng)的延遲，將所述相對(duì)論延遲發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元；
[0022]地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)仿真單元，用于基于所述空間環(huán)境參數(shù)仿真單元發(fā)送的誤差信息實(shí)時(shí)仿真當(dāng)前時(shí)刻地球自轉(zhuǎn)引起的地球自轉(zhuǎn)延遲，將所述地球自轉(zhuǎn)延遲發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元;
[0023]用戶軌跡仿真單元，用于實(shí)時(shí)接收所述用戶軌跡數(shù)據(jù)單元發(fā)送的所述用戶的位置信息，并將所述用戶的位置信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)生成單元；
[0024]星歷更新單元，用于以一定的頻率對(duì)星歷進(jìn)行計(jì)算和更新，并將更新之后的星歷發(fā)送給數(shù)據(jù)生成單元；以及
[0025]數(shù)據(jù)生成單元，用于基于接收到的所述軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述衛(wèi)星鐘差信息，所述電離層時(shí)延，所述對(duì)流層時(shí)延，所述相對(duì)論時(shí)延，所述地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)延、所述用戶的位置信息以及所述更新之后的星歷，生成觀測數(shù)據(jù)，所述觀測數(shù)據(jù)包括偽距、偽距率以及載波相位。
[0026]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述數(shù)據(jù)生成單元包括:
[0027]偽距生成單元，用于基于接收到的所述軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述衛(wèi)星鐘差信息，所述電離層時(shí)延，所述對(duì)流層時(shí)延，所述相對(duì)論時(shí)延，所述地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)延、所述用戶的位置信息以及所述更新之后的星歷，生成偽距；
[0028]偽距率生成單元，用于基于接收到的所述軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述衛(wèi)星鐘差信息，所述電離層時(shí)延，所述對(duì)流層時(shí)延，所述相對(duì)論時(shí)延，所述地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)延、所述用戶的位置信息以及所述更新之后的星歷，生成偽距率；以及
[0029]載波相位生成單元，用于基于接收到的所述軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述衛(wèi)星鐘差信息，所述電離層時(shí)延，所述對(duì)流層時(shí)延，所述相對(duì)論時(shí)延，所述地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)延、所述用戶的位置信息以及所述更新之后的星歷，生成載波相位。
[0030]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述數(shù)據(jù)生成單元還包括:
[0031]高階數(shù)據(jù)生成單元，用于用于基于接收到的所述軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述衛(wèi)星鐘差信息，所述電離層時(shí)延，所述對(duì)流層時(shí)延，所述相對(duì)論時(shí)延，所述地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)延、所述用戶的位置信息以及所述更新之后的星歷，生成高階觀測數(shù)據(jù)。
[0032]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述高階觀測數(shù)據(jù)包括偽距2、3階量，載波相位1-3階量。
[0033]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，所述觀測數(shù)據(jù)生成模塊還包括:
[0034]觀測數(shù)據(jù)打包單元，用于將所述偽距生成單元發(fā)送的所述偽距，所述偽距率生成單元發(fā)送的所述偽距率，所述載波相位生成單元發(fā)送的所述載波相位和所述高階數(shù)據(jù)生成單元生成的所述高階觀測數(shù)據(jù)，打包成固定格式的觀測數(shù)據(jù)。
[0035]在如上所述的GNSS接收機(jī)模擬器中，還包括:導(dǎo)航電文生成模塊，用于基于所述空間環(huán)境參數(shù)仿真單元發(fā)送的誤差信息以及接收到的星歷，生成導(dǎo)航電文。
[0036]—種重力場反演系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述