Gnss接收机模拟器及重力场反演系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种应用于低跟踪卫星重力测量系统重力场恢复演示验证的全球卫星导航系统(Global Navigat1n Satellite System，GNSS)接收机模拟器及包括该GNSS接收机模拟器的重力场反演系统。
【背景技术】
[0002]低低跟踪重力卫星项目可以快速获取全球地球重力场中场波信息，能够实现星间有偏距离的微米级测量精度，已经成为地球物理、大地测量、水文、海洋等学科研究，甚至防灾减灾等方面的一种高技术手段和国际重力测量领域的研究热点。该方法主要是把低轨卫星作为地球重力场的传感器，通过卫星跟踪卫星获得星间距离和距离变化量来反演重力场模型。通过调研论证发现，现有技术中的RF数字模拟在轨距离时延模拟装置不能提供动态高精度时延模拟，这样KBR (K波段测距)设备难以直接集成于KBR和GNSS的模拟观测数据生成模拟器中，并且模拟在轨距离的精度不高。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，为克服上述至少一个缺点，并提供下述至少一种优点。本发明公开了一种GNSS接收机模拟器及重力场反演系统。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0005]—种GNSS接收机模拟器，包括:
[0006]实时仿真控制模块，用于基于接收到的轨道数据、重力参数及大气参数，得到卫星的位置信息和用户的位置信息，并模拟电离层、对流层和多路径效应对卫星信号的误差信息，将所述卫星的位置信息和所述用户的位置信息及所述误差信息发送给观测数据生成模块；以及
[0007]所述观测数据生成模块，用于基于所述实时仿真控制模块发送的所述位置信息以及所述误差信息生成卫星的观测数据。
[0008]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述实时仿真控制模块包括:
[0009]所述实时仿真控制模块包括:
[0010]空间环境参数仿真单元，用于接收所述轨道数据、重力参数及大气参数，基于接收到的数据以及电离层延迟模型、对流层延迟模型、相对论效应模型和地球自转效应模型模拟电离层、对流层和多路径效应对卫星信号的误差信息，并将所述误差信息发送给所述观测数据生成模块；
[0011]用户轨迹数据单元，用于接收所述轨道数据、重力参数及大气参数，并从接收到的数据中提取得到用户的位置信息，将所述用户的位置信息发送给所述观测数据生成模块，其中所述用户的位置信息包括用户的轨迹位置、速度以及加速度；
[0012]空间星座与轨道单元，用于为各个卫星建立模型，并基于接收到的星历，计算卫星的位置信息，并将所述卫星的位置信息发送至所述观测数据生成模块；
[0013]天线方向图仿真单元，用于根据接收信号的入射角，在信号增益格网表中查找出与所述入射角对应的放大增益，并将该放大增益发送给所述观测数据生成模块；以及
[0014]时空系统转换单元，用于将外部设备输入的时间坐标和空间坐标进行转换，并将转换后的时间坐标和空间坐标发送至所述观测数据生成模块。
[0015]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述观测数据生成模块包括:
[0016]时空系统仿真单元，用于基于所述时空系统转换单元发送的时间坐标和空间坐标仿真时空导航系统的时间坐标和空间坐标，并将仿真得到的所述时间坐标和空间坐标发送给所述卫星轨道仿真单元；
[0017]所述卫星轨道仿真单元，用于基于所述时空系统仿真单元发送的时间坐标和空间坐标、所述空间星座与轨道单元发送的所述卫星的位置信息，并基于轨道计算公式，实时生成当前时刻的卫星轨道运动参数，并将所述卫星轨道运动参数发送给数据生成单元；
[0018]卫星钟差仿真单元，用于基于来自各个卫星的星历实时计算当前时刻的卫星钟差信息，并将所计算的卫星钟差信息发送给所述数据生成单元；
[0019]所述电离层效应仿真单元，用于基于所述空间环境参数仿真单元发送的误差信息实时仿真电离层延迟，将所述电离层延迟发送给所述数据生成单元；
[0020]对流层效应仿真单元，用于基于所述空间环境参数仿真单元发送的误差信息实时计算仿真当前时刻的对流层延迟，将所述对流层延迟发送给所述数据生成单元；
[0021]相对论效应仿真单元，用于基于所述空间环境参数仿真单元发送的误差信息实时仿真当前时刻的相对论效应的延迟，将所述相对论延迟发送给所述数据生成单元；
[0022]地球自转效应仿真单元，用于基于所述空间环境参数仿真单元发送的误差信息实时仿真当前时刻地球自转引起的地球自转延迟，将所述地球自转延迟发送给所述数据生成单元;
[0023]用户轨迹仿真单元，用于实时接收所述用户轨迹数据单元发送的所述用户的位置信息，并将所述用户的位置信息发送给所述数据生成单元；
[0024]星历更新单元，用于以一定的频率对星历进行计算和更新，并将更新之后的星历发送给数据生成单元；以及
[0025]数据生成单元，用于基于接收到的所述轨道运动参数，所述卫星钟差信息，所述电离层时延，所述对流层时延，所述相对论时延，所述地球自转效应时延、所述用户的位置信息以及所述更新之后的星历，生成观测数据，所述观测数据包括伪距、伪距率以及载波相位。
[0026]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述数据生成单元包括:
[0027]伪距生成单元，用于基于接收到的所述轨道运动参数，所述卫星钟差信息，所述电离层时延，所述对流层时延，所述相对论时延，所述地球自转效应时延、所述用户的位置信息以及所述更新之后的星历，生成伪距；
[0028]伪距率生成单元，用于基于接收到的所述轨道运动参数，所述卫星钟差信息，所述电离层时延，所述对流层时延，所述相对论时延，所述地球自转效应时延、所述用户的位置信息以及所述更新之后的星历，生成伪距率；以及
[0029]载波相位生成单元，用于基于接收到的所述轨道运动参数，所述卫星钟差信息，所述电离层时延，所述对流层时延，所述相对论时延，所述地球自转效应时延、所述用户的位置信息以及所述更新之后的星历，生成载波相位。
[0030]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述数据生成单元还包括:
[0031]高阶数据生成单元，用于用于基于接收到的所述轨道运动参数，所述卫星钟差信息，所述电离层时延，所述对流层时延，所述相对论时延，所述地球自转效应时延、所述用户的位置信息以及所述更新之后的星历，生成高阶观测数据。
[0032]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述高阶观测数据包括伪距2、3阶量，载波相位1-3阶量。
[0033]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，所述观测数据生成模块还包括:
[0034]观测数据打包单元，用于将所述伪距生成单元发送的所述伪距，所述伪距率生成单元发送的所述伪距率，所述载波相位生成单元发送的所述载波相位和所述高阶数据生成单元生成的所述高阶观测数据，打包成固定格式的观测数据。
[0035]在如上所述的GNSS接收机模拟器中，还包括:导航电文生成模块，用于基于所述空间环境参数仿真单元发送的误差信息以及接收到的星历，生成导航电文。
[0036]—种重力场反演系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述