发明内容

本发明的目的是提供一种基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器，用于实时生成当前应用场景中的卫星导航信号。

本发明的另一目的是提供一种基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器的信号模拟方法。

本发明所采用的第一技术方案是，基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器，包括ZYNQ中频信号生成模块、上变频模块和信号发射模块；ZYNQ中频信号生成模块信号输出端口与上变频模块信号输入端口相连、上变频模块信号输出端口与信号发射模块信号输入端口相连；ZYNQ中频信号生成模块用于生成高精度模拟中频信号；上变频模块对模拟中频卫星导航信号进行上变频、功率放大及程序功率控制，得到符合卫星信号要求的卫星导航射频信号；信号发射模块将射频信号通过天线发射出去。

ZYNQ中频信号生成模块包括ARM计算及显示模块、FPGA数字信号生成模块、DMA通信模块、数模转换模块、时钟模块；ARM计算及显示模块依次与DMA通信模块、FPGA数字信号生成模块、数模转换模块相连接，经过数模转换模块后信号进入ZYNQ中频信号生成模块信号输出端口，同时，时钟模块为ARM、FPGA提供基准时钟，还与上变频模块时钟输入端口相连，为上变频模块提供基准时钟；ZYNQ中频信号生成模块中的所有模块均集成在一块ZYNQ板卡上。

ARM计算及显示模块用于初始化设置、显示；计算各卫星发射时刻、位置、速度、方位角；进行可见星判断；计算各可见卫星电文、多普勒频移、载波相位、码相位等信息并根据自定义的数据格式组帧打包传送到FPGA中；DMA通信模块完成ARM与FPGA的快速通信；FPGA数字信号生成模块接收ARM中传送的数据，生成高精度数字中频信号；数模转换模块完成数字中频信号到模拟中频信号的转换；时钟模块通过自身内部恒温晶振为ARM、FPGA及上变频模块提供高稳定的基准时钟。

基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器为一体化小型化的卫星导航信号模拟器。

基准站为卫星导航接收机。

本发明的第二个技术方案为，基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器的信号模拟方法，采用上述基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器，具体按照以下步骤实施：

步骤1、初始化仿真场景参数；

步骤2、采用一个ARM核计算卫星参数，形成自定义的数据包传送到FPGA模块中；另一个ARM核进行卫星可见星、通道信息显示；

步骤3、识别步骤2中的数据包信息，合成数字中频信号，经高速数模转换生成模拟中频信号；

步骤4、将步骤3中的信号进行上变频并通过发射模块发射出去。

步骤2具体如下：

步骤2.1、根据载体位置、速度，计算所有卫星的位置、速度、信号发射时刻、伪距及方位角并进行可见星判断；

步骤2.2、根据可见卫星信号发射时刻实时生成二进制导航电文，计算自定义的导航信息控制字，并打包；

步骤2.3、在固定时间间隔的中断信号控制下，通过DMA通信模块将步骤2.2中获得的自定义控制字数据包发送至FPGA中；其中，步骤2.1、2.2、2.3均在同一个ARM核中完成；

步骤2.4、在另一个ARM核中，在固定时间刷新界面显示信息，两个ARM核通过共享内存通信。

步骤2.4中的固定时间具体为0.5s或者1s。

步骤3具体如下：

步骤3.1、FPGA数字信号生成模块接收步骤2中的导航电文和控制字，当收到结束标志后，根据自定义的数据格式，对数据进行拆分重组，在同一时刻刷新至各通道信号生成模块；

步骤3.2、通道信号生成模块根据获得的参数，在时钟信号的控制下生成数字中频信号；

步骤3.3、通过高速数模转换，将数字中频信号转换为模拟中频信号。

本发明的有益效果是，

基于ZYNQ的卫星导航信号模拟器，根据载体的位置、速度信息，实时解算对应的卫星导航信号，在有序的时钟周期和仿真逻辑控制下，生成当前仿真场景下的卫星导航信号。其一体化小型化的特点，特别适用于大型设备检修、故障检测等应用场景。