很容易超出系统所能容许的范围。如果对于最大加速度和最大加加速度的测试采用如下的 径向恒幅恒频正弦运动场景来进行：
[0151]
[0152] 则距离幅度D和角频率ω的设置应满足；
[0153]
[0154] 运样的径向正弦运动周期、距离变化范围、角频率大小都比较适合测试的高效进 行。因此，对于最大速度的测试采用径向速度为v(t)=V=15000m/s的匀速直线运动段，时 长为2分钟，W保证采用先验多普勒信息辅助信号捕获、跟踪的测试接收机能够获得足够多 的数据用于定时同步和达到多普勒测量所需的精度;对于最大加速度和最大加加速度的测 试采用距离幅度为D = 80m、角频率为ω=虹ad/s的径向正弦运动段，由于仅能够在正弦动 态的波峰处获得达到指标的测量值，可将该测试段的时长延长为4分钟W保证能有足够多 的测量数据用于统计分析。
[01W] (3)为了提高测试效率，可W将上述两个测试运动分段组合到一个径向动态场景 控制文件中，并在运两个测试段之间适当设计两个过渡运动分段，从而可将前一运动分段 的径向距离平滑过渡、相对速度连续过渡为下一运动分段的相应参数，同时保证在相邻运 动分段之间的衔接处加速度跳变量能够满足测试要求的取值，并保证距离、速度、加速度、 加加速度运些动态指标均不超限。首先在第一个测试段(段1)的匀速直线运动之后，设计过 渡段(段2)采用加加速度为-jA = -3m/s的匀加加速直线运动，直至速度减为零，需要的时 长为At2 = 100s;其次设计下一个过渡段(段3)为距离幅度和频率均从零开始的匀变幅匀 变频正弦运动，时长为A t3 = 100s，每隔0.02s (-个仿真历元时间间隔）角速度增加 O.OOlrad/s(即? = 0.05 nid/s2 )、正弦幅度增加0.016m(即公=0,.8 m/s )，直至角速度增为ω =5rad/s、距离幅度增为D = - = 80m ;最后到达距离幅度为80m、角速度为虹ad/s的正弦运 ω 动分段作为最大加速度A = 2000m/s哺最大加加速度J=10000m/s3指标的测试段(段4)。运 样加速度跳变仅存在于在过渡段2与过渡段3之间，为300m/s2;加加速度跳变在测试段1与 过渡段2之间为-3m/s3,在过渡段2与过渡段3之间为3m/s3。不同运动分段衔接处如此小的加 速度跳变和加加速度跳变对于采用先验多普勒信息辅助的测试接收机而言既不会造成跟 踪环路失锁、也不会造成暂态响应时间太长而使得稳态测量值的有效数据量不足。按照图3 的格式形成描述上述运动分段和每段运动控制参数的径向动态用户配置文件内容如图4所 /J、- 〇
[0156] 步骤23:测试场景生成系统从径向动态用户配置文件中获取载体运动每一分段的 径向动态控制参数;从步骤21设定的起始时刻to开始，每隔0.02s计算一次径向动态参数。 第1个运动分段(测试段1)为匀加加速直线运动段的一种特例，即Λ ==〇，Α_ι+Δ<_, = 0的匀 速直线运动，可按照表2第2列中的公式计算该分段上每一仿真历元时刻t〇W(0含t含240) 载体到卫星的距离d(t)、相对速度V(t)、相对加速度a(t)和相对加加速度j (t)。第2个运动 分段(过渡段2)为匀加加速直线运动段，可按照表2第2列中的公式计算径向动态参数。
[0157] 表2.模拟器最大速度、加速度和加加速度合并测试径向动态场景设计实例
[015 引
[0160] 步骤24:第3个运动分段(过渡段3)为匀变幅匀变频正弦运动段的第4种特例，即Dk = 0、《k = 0时幅度和频率均从零开始的匀变幅匀变频正弦运动，测试场景生成系统可按照 表2第3列中的公式计算该分段上每一仿真历元时刻t〇W(240含t含340)载体到卫星的距离 d(t)、相对速度v(t)、相对加速度a(t)和相对加加速度j(t)。第4个运动分段(测试段4)为匀 变幅匀变频正弦运动段的第3种特例，即4 = 0、瑪=0时恒定幅度恒定频率的正弦运动， 可按照表2第4列中的公式计算径向动态参数。
[0161] 图5所示为用于模拟器最大速度、最大加速度、最大加加速度合并测试的径向动态 场景设计实例计算结果，其中图(a)示出了测试段1和过渡段2载体到卫星的距离d(t)、相对 速度V(t)、相对加速度a(t)和相对加加速度j(t);图(b)则示出了过渡段3和测试段4的计算 结果。
[0162] 步骤25:测试场景生成系统根据卫星星历计算每一仿真历元时刻tn的卫星Ξ维位 置矢量维速度矢量Vs。W至=维加速度矢量Es。和Ξ维加加速度矢量 j。);:在已知的η时刻卫星位置IV与n-1时刻载体位置？心的连线上找到距 离P&为dn的点作为第η个历元时刻的载体位置Pm/并将η时刻卫星瞬时速度/加速度/加 加速度矢量Vy/a,/jss加上L0S方向相对速度/加速度/加加速度矢量作为第η个历元时刻 的载体瞬时速度/加速度/加加速度矢量V,, 根据上述载体动态计算结果形成载 体动态轨迹文件。具体计算公式如下：
[0163] 第η个仿真历元时刻的载体位置为
[0166] 而第η个历元时刻的载体瞬时速度/加速度/加加速度分别为
[0167]
[0168] 步骤6:测试场景生成系统将所生成的载体动态轨迹文件与所用的星历基准文件 一起作为测试场景提供GNSS模拟器仿真信号之用，由此即可按照指标测试要求直接控制载 体始终在朝向/背离卫星的方向上进行轨迹平滑、速度连续的运动，直接精确控制模拟器所 生成信号的径向动态，从而精确控制所生成信号的码速率/码相位、载波多普勒/载波相位 运些信号状态参数。
[0169] 采用自研的数字中频GPS信号模拟器，读取上述星历基准文件和载体动态轨迹文 件，产生所选卫星号为PRN16的单颗卫星GPS L1 C/A数字中频信号，正常信号结构和卫星动 态，在仿真中关闭星历误差、星钟误差、电离层延迟、对流层延迟、多径等各距离误差项，载 噪比设为110地-化，同时记录每一历元时刻的仿真载波多普勒值作为测试接收机的辅助信 息;采用自研的能够利用外部辅助信息进行高精度测量的软件GPS接收机作为测试接收机， 对所述的数字中频信号进行捕获、跟踪、高精度测量和单星定时解算，将接收机测得的载波 多普勒及其一阶导数和二阶导数换算为载体与卫星的相对速度、加速度和加加速度值，其 结果均和图5所示的设计值相符。进一步统计测试分段内接收机解算得到与模拟器仿真记 录的相对速度、相对加速度、相对加加速度数据的偏差，结果分别为〇.〇〇〇258m/s、-5.8326 Xl(T7m/s2、-2.7563Xl(r6m/s3,说明数字中频GPS信号模拟器能够按照所设计的载体径向 动态测试场景精确控制所生成信号的码速率/码相位、载波多普勒/载波相位运些信号状态 参数，同时也说明在此极高动态场景下采用先验多普勒信息辅助的接收机测得的径向动态 参数能够忠实反映控制模拟器仿真的径向动态参数。
[0170] 本发明的基于径向动态控制的GNSS模拟器测试场景生成方法，通过将复杂载体运 动投影到径向上并分解为匀加加速直线运动与匀变幅匀变频正弦运动的组合，允许用户按 照测试需求配置径向动态控制参数;再根据运动模型和星历计算载体Ξ维动态轨迹，为受 径向动态特性影响的模拟器及接收机性能指标的测试提供信号码相位和载波相位变化精 确可控的测试场景。运种方法既可逼近真实径向动态，又允许用户灵活配置径向动态，可将 针对不同指标测试的动态合并到一个场景中W提高测试效率，并保证载体轨迹平滑和速度 连续，不要求模拟器仿真卫星静止和单频输出的特殊场景，能够适应所有调制体制的导航 信号。本发明所提供的方法适合各类GNSS模拟器的载体动态测试场景的生成。
[0171] 基于相同的构思，本发明还提供了一种基于径向动态控制的GNSS模拟器测试场景 生成系统，参见图6，该系统包括：
[0172] 第一获取模块61，用于获取用户设置的卫星星历基准、仿真卫星号、仿真起始时刻 to,计算每一个仿真历元时刻的卫星Ξ维动态参数;所述卫星Ξ维动态参数用于卫星天线 相位中屯、在E(EF空间直角坐标系中的位置、速度、加速度和加加速度信息；
[0173] 第二获取模块62,用于获取用户设置的径向动态场景;所述径向动态场景用于模 拟载体接收机天线相位中屯、相对于卫星天线相位中屯、的运动参数，包括初始动态、多个匀 加加速直线运动段和多个匀变幅匀变频正弦运动段W及每一个运动段内载体的径向动态 控制参数;其中，初始动态包括载体接收机天线相位中屯、在ECEF空间直角坐标系中的初始 位置P,,。二|.、，束。，马}及相对于卫星天线相位中屯、的初始速度乂〇、初始加速度曰〇和初始加 加速度jo;对于任意正整数k，当第k个运动段为匀加加速直线运动段时，径向动态控制参 数包括运动段持续时间Δ?;、径向加速度跳变量Δ<_ι、径向加加速度充;当第k个运动段为 匀变幅匀变频正弦运动段时，径向动态控制参数包括运动段持续时间A tk、角频率初值wk、 距离幅度初值Dk、角频率变化率场、距离幅度变化率公t;
[0174] 径向动态计算模块63,用于根据各个运动段内载体的径向动态控制参数计算每一 个仿真历元时刻的径向动态参数;所述径向动态参数用于表示载体接收机天线相位中屯、相 对于卫星天线相位中屯、的距离、速度、加速度和加加速度信息；
[0175] 载体Ξ维动态轨迹生成模块64,用于根据每一个仿真历元时刻的卫星Ξ维动态参 数W及对应的径向动态参数确定载体接收机天线相位中屯、在该仿真历元时刻在ECEF空间 直角坐标系中的位置、速度、加速度和加加速度信息，得到在ECEF空间直角坐标系的载体Ξ 维动态轨迹；
[0176] 输出模块65,用于将所述载体Ξ维动态轨迹和所述卫星星历基准输出。
[0177] 进一步的，所述径向动态参数包括:载体接收