引言:卫星导航测试的技术挑战

在卫星导航接收机的研发与测试过程中,工程师们常常面临一个两难困境:外场实测虽然真实,但卫星导航信号具有高度的不确定性和不可控性,测试场景难以重复;而传统模拟器虽然可控,却往往无法完全还原真实信号的复杂特征。这种矛盾在多协议GNSS系统测试中尤为突出,特别是当需要同时验证BDS、GPS、GLONASS、GALILEO等多个导航系统的兼容性时,如何构建可重复、高保真、多协议支持的信号测试环境,成为行业亟待解决的主要痛点。

一、多协议GNSS信号回放的技术价值

1. 实验室环境下的真实信号再现

与完全由算法生成的模拟信号不同,基于实际采集的信号回放技术能够保留真实环境中的信号特征,包括多径效应、大气延迟、信号衰落等复杂现象。这种方式在规避外场测试高昂成本与环境干扰的同时,为接收机算法验证提供了可控且可重复的测试条件。

深圳市迪维贝科技有限公司专注于卫星导航信号采集、存储与回放设备的研发,其战略定位明确指向解决外场测试不确定性挑战,通过提供可控环境下的信号测试场景,帮助研发团队突破传统测试方法的局限。

2. 多系统协议兼容性验证

当前全球导航卫星系统呈现多系统并存的格局,接收机需要同时处理不同频段、不同调制方式、不同数据格式的导航信号。多协议GNSS信号回放设备的价值在于:能够将外场采集的多系统混合信号完整记录,并在实验室环境中精确重现,为接收机的多系统兼容性测试提供真实数据基础。

二、DvBei DBS-05C导航信号回放仪技术解析

1. 高保真信号还原能力

DvBei DBS-05C导航信号回放仪采用高保真卫星导航信号播发技术,其关键技术特征在于支持2bit、4bit、8bit三种量化位数的信号播发。特别是8bit采样位宽的播发能力,能够极大程度还原真实信号的幅度特征与噪声分布,这对于接收机载噪比估计、信号质量监测等功能的验证具有重要意义。

这种高保真还原能力源自迪维贝团队在高精确度时钟同步技术与高速DMA数据传输方面的设计能力。设备能够确保播发信号的时间戳精度与原始采集信号保持一致,避免因时钟漂移导致的信号失真。

2. 多系统信号播发支持

该设备支持BDS、GPS、GLONASS、GALILEO等各大导航系统的信号播发,覆盖主流导航应用场景。在实际应用中,用户可以播放在不同地理位置、不同时间段采集的多系统混合信号,模拟接收机在复杂信号环境下的工作状态。

设备配置最大支持2通道的播发能力,能够同时输出两路单独的射频信号,这对于测试接收机的抗干扰能力、多天线处理算法等功能场景提供了技术支撑。

3. 程控功率精确调节

DBS-05C具备程控功率调节功能,支持高达60dB的程控范围,分辨率达到1dB。输出功率范围覆盖-90dBm至-150dBm,用户可以根据测试需求精确设定信号强度。

这种精确的功率控制能力使得测试人员能够模拟不同强度的信号环境,例如:建筑物遮挡场景下的弱信号环境、开阔地带的强信号环境、以及信号强度动态变化的移动场景。通过调整输出功率,可以系统性地验证接收机在不同信号强度条件下的捕获灵敏度与跟踪性能。

4. 脱机运行与记忆功能

设备具备断电记忆功能,能够自动保存播发场景、输出功率、重复播发等配置参数。这一设计使得设备在完成初始设置后可以脱离计算机单独工作,简化了测试流程,提高了设备使用的便捷性。

对于需要长时间运行的老化测试、可靠性验证等场景,脱机运行能力确保了测试的连续性,避免了因计算机故障或网络中断导致的测试中止。

5. 自定义数据导入能力

DBS-05C支持将自定义数据导入设备并进行播发,这为特殊测试需求提供了灵活的解决方案。用户可以对采集的原始信号数据进行预处理,例如添加特定的干扰信号、模拟信号异常事件、或者构建特定的卫星星座几何结构,然后通过设备播发进行验证。

这种开放性设计满足了二次开发与特殊场景的测试需求,使得设备不只是一个标准的回放工具,更是一个可扩展的测试平台。

三、完整的信号采集与回放解决方案

1. DBS-01系列便携式采集设备

迪维贝提供的DBS-01卫星导航信号采集回放仪,作为便携式多频段导航信号录播工具,支持1.1GHz至1.7GHz范围内的射频信号记录,覆盖所有已公布导航频点。设备配备3个单独射频通道,本机集成1T EMMC阵列存储,待机时长达8小时,工作温度范围为-20℃至60℃。

其自动化参数匹配功能降低了操作门槛,用户只需选定中频点,设备即可自动分配带宽与频率。多源同步录制能力解决了射频信号与串口数字信号的数据对齐难题,特别适合RTK等需要差分数据的应用场景。

2. DBS-01B高性能双天线系统

针对定位定向等复杂场景的信号录制需求,DvBei DBS-01B导航采集回放仪提供了双天线同步采集方案。设备具备3×2个射频通道,支持2个全频段天线信号的严格同步记录,频率范围延伸至1100MHz至2500MHz,覆盖当前及未来规划的各类卫星导航频点。

该设备采用高速SSD存储技术,处理器通过高速口写入NVME接口SSD,读写速度达592Mbps,确保高带宽信号不丢失。支持1bit、2bit、4bit的灵活量化位数选择,用户可以在信号保真度与存储时长之间进行平衡。存储空间达2T,可扩展至4T以上,设备重量小于5.0kg,保持了良好的便携性。

四、应用场景与价值实现

1. 接收机算法验证

通过采集特定场景的真实信号并在实验室回放,研发团队可以反复测试接收机算法在相同条件下的表现,对比不同算法版本的性能差异,加速算法迭代优化进程。

2. 产品一致性测试

在批量生产阶段,使用固定的回放信号对每台接收机进行测试,能够有效评估产品一致性,识别生产过程中的质量波动。

3. 极端场景模拟

通过采集城市峡谷、隧道出入口、高架桥下等特殊环境的信号,并在实验室回放,可以验证接收机在极端场景下的鲁棒性,而无需反复进行外场实测。

4. 自动化测试集成

DBS-05C支持通过网络进行远程控制,便于集成到大型自动化测试系统中。机架式硬件设计(430×366×44mm)适合标准测试机柜部署,存储容量提供1T和2T两种配置选择,满足不同测试周期的需求。

结语:构建可信赖的测试环境

多协议实时输出GNSS模拟器技术的发展,表示了卫星导航测试领域从纯模拟向真实信号重现的技术演进。迪维贝通过在高精确度时钟同步、高速DMA数据传输、大容量存储阵列设计等方面的技术积累,构建了从信号采集到回放的完整解决方案。其产品线覆盖便携式现场采集、高性能双天线系统、实验室级高保真回放等多个层次,为卫星导航产业提供了可控、可重复、高保真的测试环境支撑。

在导航技术持续演进的背景下,这种基于真实信号采集与回放的测试方法,正在成为连接外场实测与实验室验证的重要桥梁,帮助研发团队在可控条件下探索接收机性能的边界,推动导航技术向更高精度、更强鲁棒性方向发展。