全球导航试验中心利用NI公司的基于FPGA的矢量信号收发器模拟多个复杂的卫星群

在2012年8月举行的NI Week大会上，美国国家仪器公司（NI）首次宣布了它的第一个基于FPGA的矢量信号收发器（VST），M3 Systems公司认为它将融合多学科的专业知识于一体，利用NI公司的硬件平台开发高性能的定位和导航设备，为全球导航卫星系统（GNSS）开发出一个新颖的工具。第一个这样的工具是基于M3公司的StellaNGC multi-constellation GNSS simulator（StellaNGC多星座全球导航卫星系统模拟器），目前通过模拟地球中等高度轨道上的多个定位的卫星所发射的信号，来测试用于定位和导航的设备。这些卫星群包括在美国GPS（全球定位系统）范围内的多个卫星，欧洲的Galileo号卫星群，俄罗斯的GLONASS卫星群和中国的北斗/罗盘全球导航系统。每个卫星群使用不同的通信频率，这使得像StellaNGC一样的多卫星全球导航卫星系统模拟设备的设计开发更加的复杂了。

M3公司的StellaNGC通过模拟RF信号信息让GNSS信号接收器相信它所发射的信号是按照用户事先定义的轨迹运行，这些被接收的信号信息包括了这条轨迹上的相关卫星群内的每个卫星的信号信息。StellaNGC GNSS模拟器的核心是Constellator，是M3公司联合CNES（法国国家太空研究中心），法国航天局共同发开的。Constellator能够模拟所选择的卫星群内的每个卫星的位置，M3公司利用国家仪器（NI）的LabVIEW轻松实现了将Constellator与其他一些必须的功能模块（例如轨迹定义，大气模型和天线方向图）的集成。

两个大气层会对GNSS定位精度的质量有明显的影响。第一是电离层，电离层是大气层的顶层，这里的大气由于太阳辐射处理电离状态，会显著影响从卫星接受到的RF（射频）信号的质量，尤其是在太阳爆发期间。第二是对流层，也是我们生活的大气层区域，复杂多变的气象条件也会显著影响接收到的RF（射频）信号的准确性，M3公司实现了高度仿真的大气模型来挑战测试设备定位信息的准确性。模拟的大气层模型能提供逼真的使用条件，提高了自动化测试的质量。

计算模拟卫星信号是一回事，实时的生成这些信号是另一回事。这些任务不能仅仅依靠软件来完成，因为软件的执行速度不够快，它需要有嵌入在 NI PXIe-5644R 6GHz VST内部的赛灵思Virtex-6 FPGA一样的实时处理能力。M3公司利用NI公司现成的硬件平台（包括NI PXIe-8135 2.3 GHz 四核PXI扩展控制器和应用在NI PXIe-1082平台的NI PXIe-5644R矢量信号收发器）建造了一个完整的测试系统。程序的设计是由NI的LabVIEW和LabVIEW FPGA模块完成实现的。

下面的11分钟的视频更加详细的介绍了M3公司的StellaNGC GNSS 模拟器：

关于6GHZ的矢量信号收发器（VST）的更多信息，可以查看“美国国家仪器的6GHZ矢量信号收发器升级了带宽和FPGA芯片。

注：来自位于法国的M3 Systems 公司的David Bourdier, YohannGouttefroy, Mark Dury,和Marc Pollina将他们这个项目提交给了2014年NI工程影响力竞赛奖励大会。这个项目进入到了RF（射频）与通信工程类的决赛。

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