LabSat3三星座GNSS录制回放模拟器

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所属分类:信号模拟

LabSat3三星座GNSS录制回放模拟器

LabSat 3是一款独立的、用于测试基于卫星导航系统装置的三星座模拟器。它能够录制和回放多个原始卫星导航的RF信号,包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗、QZSS和SBAS。SatGen软件包可以生成用户自定义轨迹的卫星信号,能够让您进行全球范围内任何时间、日期或地点的模拟测试。
功能:
l 适用于GPS L1、GLONASS L1、Galileo E1、北斗 B1、QZSS 和 SBAS
l 紧凑、质轻和便携
l 完全独立
l 单星座、双星座或三星座文件
l 电池续航长达2小时
l 简单易用的一键录制、回放功能
l 免费预录制和模拟文件库
LabSat 3产品系列支持众多强大的功能,适用于汽车、航空航天、航海、芯片、通信和体育运动分析等领域。它包含最多三个RF通道,可用于多星座测试、双CAN总线录制、数字事件捕获和惯性传感器记录。
运行原理
系统概览
LabSat 3包含一些录制和播放模块,以及一个高精度时钟生成器,均由CPU和FPGA控制。
LabSat3三星座GNSS录制回放模拟器

时钟生成
为确保同步,所有关键系统时钟均由单个低噪声时钟合成器生成。该系统从内部TCXO或可选OCXO,或者外部时钟输入端口获取自己的基准输入,并生成 LabSat 3内所需的全部时钟频率。
录制
根据不同配置型号,LabSat 3的录制和回放版本具有1至3个记录模块。其中的每个模块彼此相同,RF输入在一台装置内的所有录制模块之间分拆。每个录制模块均包含以下部分:
l 增益为13dB的LNA(低噪声放大器)。
l 生成所需信号中心频率的本机振荡器。
l 将RF输入转换为基带I&Q信号的正交混频器。
每个I&Q信号随后均穿过:
l 低通基带滤波器。
l 具有可涵盖512个样本期间且动态范围为59dB的自动增益控制(AGC)。
l 有一个采样频率为16.368MHz的2比特ADC(模拟数字转换器)。
得到的I&Q样本正在FPGA内缓冲,然后传送至系统CPU以保存在SD卡或USB装置上。每个录制通道的中心频率可单独设置,以让任一通道均可捕获北斗、GPS 或GLONASS信号。
回放
根据不同装置型号,LabSat 3的所有版本均具有1至3个回放模块。每个播放模块均相同。在播放过程中,I&Q数据从储存媒体读取,并缓冲至FGPA。FGPA随后按照要求的速率,将这些样本传送至播放模块。
每个播放模块均包含以下阶段:
l 运行频率为16.368MHz,并可将I&Q数据转换为模拟信号的双DAC。
l 可生成所需信号中心频率的本机振荡器。
l 可按照所需频率将I&Q信号合并成单一信号的正交调制器。
l 可提供0至31dB衰减的可变衰减器。
每个播放阶段的输出均被组合、过滤和进一步衰减,以使信号水平达到通常预期GNSS信号应具有的高强度范围。最后传出的信号在LabSat 3上的RF输出端口与用于监测信号的内部GNSS接收器之间分拆。与录制阶段相同,每个通道的中心频率均可单独设置,以确保北斗、GPS和GLONASS之间的灵活性。正因为每个通道均拥有单独的可调变化衰减器,才能在每次录制过程中根据需要调节不同星座的相关信号级别。
使用注意事项
录制
与任何电子设备一样,LabSat 3 会释放少量额外的RF能量。由于GNSS信号微弱,建议将包括LabSat 3在内的任何电子设备尽可能远离任何GNSS 天线放置,并保持在低于天线接地层平面。
除了上述常规信号完整性预防措施外,使用LabSat3内置GNSS监测器时还应格外小心。从上面的模块图纸可以看出,为使内置GNSS监测器能运行,必须启用RF输出路径。由于GNSS处理的信号微弱,如果已启用内置GNSS监测器或已停用省电功能,录制时可能会有少量但可见的RF能量从RF输出端口渗漏。此时,如果装置靠近GNSS天线放置,这种渗漏会使天线捕获到的GNSS信号质量降级。如果必须要使用监测器,则在靠近GNSS天线时,建议在RF输出端口放置一个50ohm的终结器。
信号级别
如上所示,录制路径包含一个AGC(自动发电控制)阶段。因为可能输入的信号级别范围较宽,要保持传入信号处于适合数字化的级别,这不可或缺。由于GNSS信号和噪声放大程度相同,该流程不会影响所录制信号的SNR(信噪比)级别。但由于此输入信号的标准化流程,输出的RF信号强度相对于已设定的衰减级别恒定不变,也不会准确反映所录制绝对信号的级别。
信号 SNR
理想情况下,因为信号和带内噪声均被录制和回放,所录制和回放GNSS信号的SNR将与观测现场信号时所见的相同。遗憾的是,由于录制和回放系统的量化特性,观测到的信号强度会不可避免地略微降低。对于2比特录制,该范围通常为0.35dB,对于1比特录制为0.8dB,但会随所用接收器和信号状况的不同而不同。
WAAS(广域增强系统)或EGNOS(欧洲地球静止导航重叠服务)等SBAS(星基增强系统)按照与GPS相同的中心频率运行,因此会作为任何GPS录制的一部分而被自动录制。但由于这些信号具有更高的数据速率和更低的信号功率,会观测到略微更大的SNR下降幅度,对于2比特录制,这通常为0.4dB,1比特录制为1dB。
技术规格

LabSat3单星座 LabSat3双星座 LabSat3三星座
可同时录制的星座数量 1 2 3
星座 GPS、Galileo、SBAS和QZSS/GLONASS/北斗
RF 卫星中心频率 (MHz) 1575.4/1602.00/1561.098
卫星数量 全部可见
取样频率 16.368 MHz
带宽 每星座 9.66 MHz
每通道

量子化模式

单星座模式 1/2比特 I&Q 1/2比特 I&Q 1/2比特 I&Q
多星座模式 不适用 1 比特 I&Q 1 比特 I&Q
数据格式 I & Q
输入 噪声 数据 2.7 dB
最小输入增益 44 dB
输入 AGC 动态范围 59 dB
有源天线 电源电压 2.8 - 3 volt
输出 DAC SNR 40 dB
输出 I & Q 串扰 95 dB
输出 LO 相位噪声 -93 dBc/Hz @ 10kHz
输出 LO 馈穿 > 40dB 低于信号级别
输出 正交相位误差 1 度 RMS
输出混合器 边带 > 30dB 低于信号级别
输出信号级别 -73dBm/MHz 至 -105dBm/MHz,步阶为 1dB
GNSS 系统 SNR 损失* 0.35 dB 2 比特模式

0.8 dB 1 比特模式

基准振荡器

精度

TCXO +/- 2.5 ppm
OCXO +/- 0.3 ppm
基准振荡器

老化

TCXO +/-1 ppm / 年
OCXO +/- 0.3 ppm / 年
基准振荡器

稳定性

TCXO +/- 0.05 ppm / °C
OCXO +/- 0.05 ppm / °C
基准振荡器 相位噪声 TCXO -130 dBc/Hz @1kHz
OCXO -145 dBc/Hz @1kHz
外部基准输入 10MHz 50Ω 0.5V 至 3V p-p
用户控制 6 按键薄膜小键盘
显示屏 背光 LCD 点阵屏
额外记录 1 通道 CAN、RS232 或数字 2 通道 CAN、RS232 或数字
可拆除式电池组 锂聚合物电池 2260mAh
附带媒体储存器 32 GB SD 卡和 1TB USB HDD
SD 卡媒体 Class 10 最大容量 128GB (FAT32)
操作电压 8V 至 30VDC
尺寸 167mm x 128mm x 43mm
重量 含电池 960g(不含电池 910g)
操作温度 -20°C 至 +60°C 备注:电池在低于 0°C 或高于 +45°C 时不充电(充电器在超出此范围时关机)。装置在超出操作温度范围时会关机。
储存温度 -20°C 至 +60°C 备注:电池在储存状态会放电,储存温度越高,放电速度越快。

*使用GNSS接收器测量回放信号所具有的C/NO信号强度,相对于使用优质GNSS天线现场测量信号强度良好的同一信号所具有C/NO信号强度的损失量。性能会随信号级别和所用GNSS接收器的不同而不同。

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连接

名称 连接 描述
电源 2 引脚 LEMO 8 至 30VDC 电源输入
HOST USB USB 用于连接 USB 硬盘
以太网 RJ45 远程访问和控制(详情请联系当地经销商)
USB USB NMEA 输出(需要 PC 驱动,请参阅 LabSat 网站)
RF 输出 SMA 用于连接至所测试接收器的 RF 信号回放输出
RF 输入 SMA 天线 RF 信号输入(仅限录制和回放模式)
REF 输入 SMA 10 MHz 基准时钟输入
扩展 36 路 MDR 1-PPS、NMEA、数字 I/O*、CAN 总线*、RS232 *

*视型号而定–可选用描述                              

单星座仅回放型

双星座仅回放型 *

三星座仅回放型* *

每个系统均包含:
LabSat 3 装置
符合具体国家要求的电源充电器
32GB SDHC 卡
SMA-SMA 线缆 – RG174 - 1 米
SMA 至 MCX 插头线缆 – 1 米
SMA 至 MMCX 插头线缆 – 1 米
SMA 至 TNC 插头线缆 – 1 米
1 TB 场景硬盘
电池(所有版本)
* 包含:双 CAN 回放、RS232 回放、DIO 回放固
LabSat 3 单星座固件升级
固件升级至 CAN 总线
固件升级至 RS232
固件升级至数字 I/O 

LabSat 3 单星座录制和回放型

LabSat 3 双星座录制和回放型

LabSat 3 三星座录制和回放型

与RLLS03-1P 、RLLS03-2P 、RLLS03-3P 相同 ,另有 :
蓝色 LABSAT 便携箱
LEMO 双向至 12V 点烟器电源线 – 2 米
四星座磁吸天线
扩展连接器适配器
包含:双 CAN 录制和回放、RS232 录制和回放、DIO 录制和回放
LabSat 3 恒温晶体振荡器选项 (OCXO)
LabSat 3 恒温晶体振荡器选项 (OCXO) 单星座和双星座
LabSat 3 恒温晶体振荡器选项 (OCXO) 三星座
LabSat 3 配件
SDHC 至尊内存卡 - 32GB
SDHC 至尊内存卡 - 64GB
SDHC 至尊内存卡 - 128GB
有源 GPS 天线
无源 GPS/GLONASS 天线
USB 3.0 双插槽读卡器
1TB 场景硬盘 (HDD)
电池
电池充电器
扩展连接器适配器