本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种仿真方法及系统，特别是涉及一种导航卫星星历的仿真方法/系统、仿真设备及仿真装置。
背景技术
卫星导航模拟器与微波暗室是测试卫星导航接收机空口性能的主要实验设备，为了在不改变几何精度因子值前提下模拟真实卫星导航信号的星历，需要具备两个条件。首先，暗室内天线布局与仿真的卫星星历一致，可以模拟真实卫星信号来向，其次，卫星导航信号模拟器需要具备每个端口独立输出单个卫星信号的功能。
请参阅图1，显示为现有技术中的卫星导航信号模拟器的原理结构示意图。如图1所示，卫星导航信号模拟器1具有多个板卡11，每个板卡11是独立的基带信号处理和上变频模块，可以模拟一颗导航卫星的输出信号。经过内部射频合路12，可以输出合路(composite)信号，用于有线连接测试卫星导航接收机，经过内部多路射频分路13，可以输出独立(individual)信号，与配套的暗室内多个天线一一对应连接，即可模拟真实的卫星星历。
但是，由于卫星星历时刻在变化，对于传统方案具有以下几点去缺陷：
第一，当卫星星历明显变化时，暗室内固定的天线则不能对应相应的星历，则几何精度因子值发生明显变化，对于需要长时间星历仿真的客户，不能有效解决长时间星历仿真的问题
第二，需要预先布置数量庞大的测试天线或安装机械运动装置；
第三，具备多路射频分路控制的卫星导航模拟器的造价高昂，且用途单一，除了用于卫星导航接收机的空口性能测试，不能用于其他用途。
因此，如何提供一种导航卫星星历的仿真方法/系统、仿真设备及仿真装置，以解决现有技术在针对时刻变化的卫星星历时，不能有效解决长时间星历仿真、需采用数量庞大的测试天线及机械运动装置、及卫星导航模拟器的用途单一等缺陷，实以成为本领域技术专家亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种导航卫星星历的仿真方法/系统、仿真设备及仿真装置，用于解决现有技术在针对时刻变化的卫星星历时，不能有效解决长时间星历仿真、需采用数量庞大的测试天线及机械运动装置、及卫星导航模拟器的用途单一问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供导航卫星星历的仿真方法，所述导航卫星星历的仿真方法包括以下步骤：根据预存分区规则，将应用所述卫星星历仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域；根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历；其中，该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
于本发明的一实施例中，所以测试区域分为主测试区域和子测试区域；所述预存分区规则为：在所述微波暗室虚拟成卫星导航接收机视角，将该虚拟的卫星导航接收机视角以预定球心角划分为n个所述主测试区域；再将每个所述主测试区域按照预定圆心角，划分为若干个所述子测试区域。
于本发明的一实施例中，在划分子测试区域时需满足：每个子测试区域上的任意一点距离该子测试区域的几何中心位置的第一距离需小于该点距离除自身外的子测试区域的几何中心位置的第二距离。
于本发明的一实施例中，在每一所述子测试区域的几何中心位置上设置一所述测试天线，每一所述测试天线都与一与之关联的所述导航卫星信号模拟器相连接；所述导航卫星信号模拟器用于在接收到输出其所模拟的导航卫星信号的输出指令时，产生所述导航卫星信号。
于本发明的一实施例中，所述根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以仿真所述导航卫星星历的步骤包括：根据待仿真的导航卫星星历，模拟卫星从一子测试区域移动到另一子测试区域时，输出关闭指令，以控制与一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号；同时，输出打开指令，以控制与另一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器开始输出导航卫星信号。
本发明另一方面提供一种导航卫星星历的仿真系统，所述卫星星历仿真系统包括：划分模块，用于根据预存分区规则，将应用所述卫星星历仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域；控制模块，用于根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历；其中，该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
于本发明的一实施例中，所述划分模块中的预存分区规则为在所述微波暗室虚拟成卫星导航接收机视角，将该虚拟的卫星导航接收机视角以预定球心角划分为n个主测试区域；再将每个主测试区域按照预定圆心角，划分为若干个所述子测试区域。
于本发明的一实施例中，所述划分模块在划分子测试区域时需满足每个子测试区域上的任意一点距离该子测试区域的几何中心位置的第一距离需小于该点距离除自身外的子测试区域的几何中心位置的第二距离。
本发明另一方面还提供一种仿真设备，包括所述的导航卫星星历的仿真系统。
本发明最后一方面提供一种仿真装置，所述仿真装置包括：仿真设备；导航卫星信号模拟器，与所述仿真设备连接，受所述仿真设备控制；及测试天线；与所述测试天线连接的导航卫星信号模拟器。
于本发明的一实施例中，所述导航卫星信号模拟器，用于产生模拟的导航卫星信号；所述测试天线，设置在所述子测试区域的几何中心位置，用于发射与该子测试区域对应的导航卫星信号模拟器产生的导航卫星信号。
如上所述，本发明的卫星星历仿真方法、仿真系统、仿真设备及仿真装置，具有以下有益效果：
本发明所述的导航卫星星历的仿真方法/系统、仿真设备及仿真装置通过将卫星空间位置的实际分布情况在微波暗室内进行物理映射，形成半实物仿真环境，从而真实反映卫星导航机接收性能，有效解决传统方法在长时间星历仿真需要使用专用的分路输出导航卫星信号模拟器和预先布置数量庞大的测试天线或安装机械运动装置所带来的问题，通过使用造价低廉且用途广泛的合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，使用合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，在不改变几何精度因子前提下长时间模拟导航卫星星历。
附图说明
图1显示为现有技术中的导航卫星导航信号模拟器的原理结构示意图。
图2显示为本发明的导航卫星星历仿真的方法于一实施例中的原理结构示意图。
图3显示为本发明在微波暗室中主测试区域于一实施例中的立体结构示意图。
图4显示为本发明在微波暗室中子测试区域于一实施例中的俯视平面结构示意图。
图5显示为本发明的导航卫星信号模拟器应用于一实施例中的原理结构图。
图6显示为本发明的导航卫星星历的仿真系统于一实施例中的原理结构示意图。
图7显示为本发明的仿真设备于一实施例中的原理结构示意图。
图8显示为本发明的仿真装置于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
1，导航卫星信号模拟器
5
11板卡
12射频合路
13射频分路
51，处理器板卡
52，
53
54输出端口
6导航卫星星历的仿真系统
61划分模块
62控制模块
7仿真设备
8仿真装置
81测试天线
82导航卫星信号模拟器
s21～s22步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种导航卫星星历的仿真方法，所述导航卫星星历的仿真方法包括以下步骤：
根据预存分区规则，在应用所述卫星星历仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域；
根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以仿真所述导航卫星星历；其中，该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
以下将结合图示对本实施例所提供的导航卫星星历的仿真方法进行详细说明。本实施例用于执行所述导航卫星星历的仿真方法的仿真环境为微波暗室。请参阅图2，显示为导航卫星星历的仿真方法于一实施例中的原理结构示意图。如图2所示，所述导航卫星星历的仿真方法具有以下几个步骤：所述导航卫星信号模拟器为合路输出导航卫星信号模拟器。
s21，根据预存分区规则，将应用所述导航卫星星历的仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域。所述测试区域包括主测试区域和子测试区域。在本实施例中，所述预存分区规则为：在所述微波暗室模拟成卫星导航接收机视角，将该虚拟的卫星导航接收机视角以预定球心角划分为n个所述主测试区域；再将每个所述主测试区域按照预定圆心角，划分为若干个所述子测试区域。在本实施例中，由于该虚拟的卫星导航接收机视角呈球缺状，该球冠状视角为第一角度，那么该预定球心角需满足第一角度/预定球心角＝正整数；预定圆心角需满足360度/预定圆心角＝正整数。
请参阅图3，显示为在微波暗室中主测试区域于一实施例中的立体结构示意图。如图3所示，若虚拟的卫星导航接收机视角的弧形角度为180度，预定球心角为30度，将虚拟的卫星导航接收机视角3划分为3个主测试区域，即第一主测试区域31，第二主测试区域32，及第三主测试区域33。
请参阅图4，显示为在微波暗室中子测试区域于一实施例中的俯视平面结构示意图。如图4所示，第一主测试区域的预定圆心角为360度，即第一主测试区域也为其的子测试区域a1；第二主测试区域的预定圆心角为90度，即将第二主测试区域划分为4块子测试区域a2，b2，c2，d2；第三主测试区域的预定圆心角为45度，即将第三主测试区域分为8块子测试区域a3，b3，c3，d3，e3，f3，g3，h3。在本实施例中，在划分子测试区域时需满足：每个子测试区域上的任意一点距离该子测试区域的几何中心位置的第一距离需小于该点距离除自身外的子测试区域的几何中心位置的第二距离。
s22，根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历。在本实施例中，该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；其中，所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。每一所述测试天线都与一与之关联的所述导航卫星信号模拟器相连接；所述导航卫星信号模拟器用于在接收到输出其所模拟的导航卫星信号的输出指令时，产生该模拟的导航卫星信号。
具体地，根据待仿真的导航卫星星历，模拟卫星从一子测试区域移动到另一子测试区域时，输出关闭指令，以控制与一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号；同时，输出打开指令，以控制与另一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器开始输出导航卫星信号。
例如，在所述子测试区域的几何中心位置上设置的测试天线，即在子测试区域a1，子测试区域a2，b2，c2，d2，子测试区域a3，b3，c3，d3，e3，f3，g3，h3设置测试天线13个测试天线，通过所述测试天线发射所述导航卫星信号模拟器产生的导航卫星信号。
例如，某卫星在第一时刻位于子测试区域a1，控制与子测试区域a1对应的所述导航卫星信号模拟器输出其所模拟的导航卫星信号的输出指令，产生该模拟的导航卫星信号；待第二时刻该卫星从子测试区域a1移动到子测试区域b2时，输出关闭指令，以控制与子测试区域a1对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号，同时，输出打开指令，以控制与子测试区域b2对应的导航卫星信号模拟器开始输出其所模拟的导航卫星信号。待第三时刻该卫星从子测试区域b2移动到子测试区域a3时，输出关闭指令，以控制与子测试区域b2对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号，同时，输出打开指令，以控制与子测试区域a3对应的导航卫星信号模拟器开始输出其所模拟的导航卫星信号。直至完成待仿真的导航卫星星历。
在本实施例中，在本实施例中，所述导航卫星信号模拟器采用合路输出导航卫星信号模拟器，所述导航卫星信号模拟器中设置有n个处理器板卡和1个输出端口。每一个处理器办卡与输出端口构成一个输出通道。每个处理器板卡处理不同待测卫星的卫星测试信号，将所述卫星测试信号进行基带处理，并模拟传输延迟和噪声，处理后的基带信号进行变频和放大，模拟出卫星导航信号。请参阅图5，显示为信号模拟器应用于一实施例中的原理结构图。例如，在本实施例中，待测卫星为3颗，那么信号模拟器5中的处理器板卡51、处理器板卡52、处理器板卡53分别与这3颗待测卫星相对应。在本实施例中，在需要长时间仿真待仿真的导航卫星星历时，通过合路输出导航卫星信号模拟器将不同卫星在同一时刻的导航卫星信号一起输出至不同子测试区域上设置的测试天线，以便其发射。
本实施例所述的导航卫星星历的仿真方法通过将卫星空间位置的实际分布情况在微波暗室内进行物理映射，形成半实物仿真环境，从而真实反映卫星导航机接收性能，有效解决传统方法在长时间星历仿真需要使用专用的分路输出导航卫星信号模拟器和预先布置数量庞大的测试天线或安装机械运动装置所带来的问题，通过使用造价低廉且用途广泛的合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，使用合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，在不改变几何精度因子前提下长时间模拟导航卫星星历。
实施例二
本实施例提供一种导航卫星星历的仿真系统，所述卫星星历仿真系统包括：
划分模块，用于根据预存分区规则，将应用所述卫星星历仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域；
控制模块，用于根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历；其中，该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
以下将结合图示对本实施例所提供的导航卫星星历的仿真系统进行详细的描述。请参阅图6，显示为导航卫星星历的仿真系统于一实施例中的原理结构示意图。如图6所示，所述导航卫星星历的仿真系统6包括：划分模块61和控制模块62。
所述划分模块61用于根据预存分区规则，将应用所述导航卫星星历的仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域。所述测试区域包括主测试区域和子测试区域。在本实施例中，所述划分模块中预存分区规则为：所述划分模块在所述微波暗室模拟成卫星导航接收机视角，将该虚拟的卫星导航接收机视角以预定球心角划分为n个所述主测试区域；再将每个所述主测试区域按照预定圆心角，划分为若干个所述子测试区域。在本实施例中，由于该虚拟的卫星导航接收机视角呈球缺状，该球冠状视角为第一角度，那么该预定球心角需满足第一角度/预定球心角＝正整数；预定圆心角需满足360度/预定圆心角＝正整数。在本实施例中，在划分子测试区域时需满足：每个子测试区域上的任意一点距离该子测试区域的几何中心位置的第一距离需小于该点距离除自身外的子测试区域的几何中心位置的第二距离。
与所述划分模块61连接的控制模块62用于根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历；该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；其中，所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
具体地，所述控制模块62根据待仿真的导航卫星星历，模拟卫星从一子测试区域移动到另一子测试区域时，输出关闭指令，以控制与一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号；同时，输出打开指令，以控制与另一子测试区域对应的导航卫星信号模拟器开始输出导航卫星信号。
例如，某卫星在第一时刻位于子测试区域a1，所述控制模块62控制与子测试区域a1对应的所述导航卫星信号模拟器输出其所模拟的导航卫星信号的输出指令，产生该模拟的导航卫星信号；待第二时刻该卫星从子测试区域a1移动到子测试区域b2时，输出关闭指令，以控制与子测试区域a1对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号，同时，输出打开指令，以控制与子测试区域b2对应的导航卫星信号模拟器开始输出其所模拟的导航卫星信号。待第三时刻该卫星从子测试区域b2移动到子测试区域a3时，输出关闭指令，以控制与子测试区域b2对应的导航卫星信号模拟器停止输出导航卫星信号，同时，输出打开指令，以控制与子测试区域a3对应的导航卫星信号模拟器开始输出其所模拟的导航卫星信号。直至完成待仿真的导航卫星星历。
本实施例还提供一种仿真设备7，请参阅图7，显示为仿真设备于一实施例中的原理结构示意图。如图7所示，所述仿真设备7包括上述的导航卫星星历的仿真系统6。该仿真设备7由处理器和存储器组成。存储器用于存储分区规则、预定球心角、预定圆心角，及待仿真的导航卫星星历。该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。与存储器连接的处理器用于根据预存分区规则，将应用所述卫星星历仿真方法的微波暗室划分为多个测试区域；并根据待仿真的导航卫星星历，控制模拟的导航卫星信号的输出，据以在微波暗室内仿真所述导航卫星星历；该导航卫星信号是由导航卫星信号模拟器产生，每一所述测试区域对应一所述导航卫星信号模拟器；其中，所模拟的导航卫星信号通过设置于所述测试区域的测试天线发射。
本实施例还提供一种仿真装置8，请参阅图8，显示为仿真装置于一实施例中的原理结构示意图。如图8所示，所述仿真装置8包括测试天线81；与所述测试天线连接的导航卫星信号模拟器82；及与所述导航卫星信号模拟器82连接的所述的仿真设备7。在本实施例中，所述测试天线81设置在所述子测试区域的几何中心位置，并用于发射与子测试区域对应的导航卫星信号模拟器82产生的导航卫星信号。
综上所述，本发明所述的导航卫星星历的仿真方法、仿真系统、仿真设备及仿真装置通过将卫星空间位置的实际分布情况在微波暗室内进行物理映射，形成半实物仿真环境，从而真实反映卫星导航机接收性能，有效解决传统方法在长时间星历仿真需要使用专用的分路输出导航卫星信号模拟器和预先布置数量庞大的测试天线或安装机械运动装置所带来的问题，通过使用造价低廉且用途广泛的合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，使用合路输出卫星导航信号模拟器和降低预设测试天线数量，在不改变几何精度因子前提下长时间模拟导航卫星星历。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。