国外GNSS模拟器创新者规划的解决方案和趋势

      没有任何一家制造商能够应对这些趋势所带来的全部挑战。因此，尽管他们的产品在功能和SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）上重叠，但每厂家都会选择自己的市场定位和首选功能组合。即使在看似简单的“什么是GNSS模拟器？”定义问题上，也各有千秋，此处列举的多个制造商也给出了不同的答案，模拟器需要涵盖了以下功能：一是能够模拟GNSS信号以及惯性导航数据；二是使用户能够在系统进行部署之前在实验室中测试硬件、软件和新解决方案；三是使用户能够在原始或极端条件（包括存在误差条件）下测试系统；四是使用户能够在罕见的过渡和禁止的事件期间测试系统；五是帮助将现有设备改造成新的和新兴的标准。
      模拟器需要引入或开发的创新包括：一是有种消声模拟器用来测试连续辐射图天线（CRPA）；二是模拟完整的现代化M（军）码信号；三是软件定义的模拟器；四是提高重复性任务的自动化程度；五是记录和回放真实信号的能力；六是在测试车辆所面临的条件下记录和同步数据的能力。
      总之，在GNSS卫星和接收机的范围不断增长和发展的同时，GNSS模拟器的范围也在不断进步，甚至更向前迈进了一步。

1. CAST 导航公司
      在实验室中，模拟器使用户可以在3D空间中“驱动”设备，执行飞行测试或检查设备集成。模拟器还可以在飞行员派遣前验证其在飞程序（OFP），以确保软件正常运行。CAST的最新模拟器是CAST 5000波前发生器。它允许用户驱动代表连续辐射图天线（CRPA）的GNSS信号和干扰信号，该辐射图天线由多个较小的天线组成，这些天线全部组合为一个单元。在现实生活中，这些天线单元中的每一个都位于不同的位置。因此，当它们从干扰机或任何GNSS卫星接收信号时，人们将以与其他单元略有不同的相位看到该信号。模拟器使人们能够向这些天线注入信号，这些信号模拟了在现实生活中看到的相同类型的相位微差分。CAST 导航会根据用户反馈不断改进其软件，正在增强用户界面，使其功能更强大，但使用起来也更简单，硬件也在不断改进，最新的GNSS变化实施始终在清单中。
       展望2022年。GNSS干扰和欺骗正变得越来越普遍，不仅对于军方而且对于消费者而言，同样如此。消费者开始遇到更多的干扰情况，他们的手机无法跟踪GPS卫星或传输不正确的GPS数据，因此他们的设备给他们的解决方案是不正确的。CAST专注于产品和功能，以帮助其客户模拟这些类型的环境并减轻这些类型的反应。”

2. 杰克逊实验室技术有限公司
       杰克逊实验室（Jackson Labs）的模拟器获取定位、导航或授时信号，通过GPS仿真程序将其重新编码为RF信号，并输出实时的RF信号，该信号在几毫秒内对定位、导航和授时（PNT）信息进行编码形成射频信号，可以馈入现有设备。杰克逊实验室提出了一种通用的模拟器，它基本上是一种简洁、低成本、高精度、高度稳定、高度可靠、非常小的GPS模拟器。它仅提供GPS L1仿真，以降低产品成本，因为GPS L1 C / A代码是生成准确而有保证的PNT修复所需的唯一代码，并且因为正在考虑对嵌入式系统进行仿真，因此只需要一个L1 C / A代码模拟器即可。
      杰克逊实验室的模拟器不需要外部计算机即可进行数据处理或控制。这样一来，像丰田这样的公司就有可能将该单元插入装配线上的汽车中，并产生RF输出，该输出被馈送到基于GPS的导航系统中，以通过生产线上的最终质量保证检查。杰克逊实验室（Jackson Labs）期望进一步降低SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）的要求，并可能增加其他信号。还希望将模拟器与现有的其他产品线相结合，例如互补的原子钟产品线。
       展望2022年。杰克逊预测该行业将分为两条路径：一个具有制造和部署能力的工业部门，以及以更低的价格、更小的SWaP，以及更多的模块化部署引入新兴GNSS系统的公司。杰克逊说，惯性导航系统（INS）对于在欺骗和干扰事件期间的自动驾驶和有保证的功能至关重要。如今不可能非常容易地模拟INS装置。在整合军方称为“确保PNT”的方面，创新市场存在，其中包括双重导航。

3. 奥罗利亚（Orolia）公司
       根据奥罗利亚的哈迈尔所说，模拟器的目的是双重的：首先，它必须重现威胁；其次，必须证明验证解决方案有效。当Skydel解决方案在三月份加入奥罗利亚时，它带来了一个专业的软件定义的模拟器，这使快速的原型设计和缩短开发周期成为可能。它集成了高级干扰模拟，可以同时模拟数百种威胁。哈迈尔说：“当您想重复一个步骤时，自动化是关键”。“我们的模拟器可以教您如何自动化，只需单击一个按键并生成源代码即可。” 2018年，Skydel推出了一种消声模拟器来测试接收方向图受控天线（CRPA）。波形模拟器也很新，因此可以以传导（而不是辐射）的方式测试CRPA单元。
       在接下来的三年中，Orolia考虑添加Galileo PRS，GPS M代码或下一代信号。哈迈尔说：“软件定义意味着我们非常灵活，我们可以让我们的合作伙伴开发自己的插件。”“他们可以构建自定义信号，受限的或现代化的信号。我们的模拟器将处理信号的动态变化，我们的合作伙伴可以专注于信号的特性，秘密的、机密的东西，或者只是想保护其IP的东西。”
       展望2022年。在奥罗利亚的榜单上，抵御严重的欺骗和干扰威胁具有很高的抵抗力，并且可以在GPS阻断的环境中确保安全或有效的定位、导航和授时（PNT）。替代信号、传感器和增加的复杂性需要模拟器来解决所有这些问题。开发复杂专有硬件平台的公司将面临挑战，以跟上不断增加的复杂性。软件定义的方法将是一个优势。

4. 赛乐（Racelogic）公司
       赛乐的第一个实验室卫星（LabSat）是个带有播放器的记录器，在室外记录卫星信号，然后在实验室中重放。现在，赛乐的模拟器还可以使用软件对信号进行仿真，以生成信号，就像它们是由卫星发送的一样。
       赛乐在2018年推出了宽带LabSat，该宽带信号使用了该公司的SatGen软件。它以56 MHz的频率和高达6位的分辨率进行记录，并将数据流传输到内部SSD硬盘驱动器。它还可以重放真实世界的仿真或使用SatGen生成的仿真。对于汽车世界，它可以记录和重放CAN、RS232、RS485、IMU和其他数据通道等信号，并同时进行同步。VBOX允许用户使用在LabSat上进行的完美同步录制来录制和重播视频。托马斯说：“您确切地看到了测试车辆或接受测试的人的各种状况。”
      赛乐在一个小型电池供电的设备中提供了更宽的带宽，更大的比特数和更多的通道，可记录更多信号，包括激光雷达，EtherCAT（汽车以太网格式）和CAN-FD（CAN格式的更快版本）。它将能够与多台摄像机同步，而不仅仅是高分辨率摄像机。托马斯说：“它与我们出售的产品基本相同。”
      展望2022年。随着多GNSS成为主流，芯片制造商和模拟器制造商都将面临测试设备成本的挑战。芯片制造商需要能够在其生产线上测试新信号，而模拟器制造商则需要以较低的价格提供设备，并为技术要求不那么严格或稍低的客户提供易于使用的设备。托马斯说：“他们需要更简单的界面和更小、更便宜的单元。”

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