CN111239784A - 一种卫星导航信号模拟装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种卫星导航信号模拟装置及方法，涉及卫星导航技术领域，在由数字信号产生模块和射频信号产生模块构成的硬件平台上，通过软件实现不同需求的卫星导航信号的模拟，以提高卫星导航信号模拟器的实时性、高动态性、可靠性和复用性，同时降低结构复杂性、缩短开发周期。所述卫星导航信号模拟装置包括：数字信号产生模块，用于生成数字信号；射频信号产生模块，用于将数字信号转换为射频信号；其中，数字信号产生模块包括数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元。本发明还提供一种卫星导航信号模拟方法。

Description

一种卫星导航信号模拟装置及方法
技术领域
本发明涉及卫星导航信号模拟技术领域，尤其涉及一种卫星导航信号模拟装置及方法。
背景技术
全球导航卫星系统(GNSS)以其全球、全天候、连续和高精度的特点成为了重要的空间基础设施, 目前已经广泛应用于陆地、海洋、航空航天等领域。随着美国全球定位系统(GPS)的现代化、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)的完善、欧盟伽利略系统(GALILEO)的发展以及中国北斗系统(BDS)的建立,GNSS 在各个领域的应用将会越来越广泛。
全球卫星导航系统通常由三部分组成：空间卫星部分、地面运控部分和用户部分。空间卫星部分主要是指在空间中运行的导航卫星，一般根据卫星轨道高度不同将之分为地球同步轨道卫星(GEO)、地球中轨道卫星(MEO)和倾斜同步轨道卫星(IGSO)等。空间卫星部分用于接收地面注入的各类控制指令，并向用户播发导航信号和数据电文。地面运控部分主要包括分布在各地的主控站、监控站和注入站等，地面运控部分用于对空间卫星的跟踪控制，包括控制指令注入、更新卫星时钟校正量以及星历信息等。用户部分则是指各种军用和民用的用户信号接收终端设备，用于接收导航信号和数据电文等，并根据各自不同的需求实现定位、导航和授时等功能。
例如当测试火箭、炮弹等一些高速运动载体中的接收机在高动态、复杂天气环境等因素下能否精确捕获、跟踪卫星信号以及能否快速正确处理得到的数据，这些都需要大量、重复的实验作依托。由于大自然复杂环境无法复现，以及实际测试中大量的人力、物力的浪费等因素。卫星信号模拟器能够模拟全球任意坐标和时间下用户的运动状态，以及当前状态下太空中可见卫星的工作状态，实时模拟卫星信号经过各种复杂环境下的信号状态。实验者可以在实验室重复测试接收机在各种复杂高速环境下的定位情况，对得到的数据进行定性和定量分析，实现对接收机定位精度的进一步优化。
传统的卫星信号模拟器一般包括上位机、基带板和上变频模块。其中，上位机设置在用户终端，上位机可以通过串口向基带板发送数据指令，同时还可以通过串口接收基带板传输过来的信息。基带板接收上位机发送的数据指令，如场景文件后，利用基带板上的模型对数据指令中相应的参数进行计算，可以生成卫星导航数字中频信号，进一步地利用基带板上的D/A模型完成数模转换。上变频模块将上述卫星导航数字中频信号与本振信号进行混频，生成射频信号。其中，本振信号指的是基带板自身晶振器件经调控后输出的特定频率的脉冲信号。
传统的卫星信号模拟器所包括的上位机控制部分、基带板和上变频模块的功能需要不同的器件实现。卫星信号模拟器的整体性能由各个器件的性能决定。卫星信号模拟器的实时性、高动态性以及多频点实现存在困难，而且由各个器件构成的卫星模拟器的结构复杂、可靠性低。再者，器件的开发周期长，而且复用性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卫星导航信号模拟装置及方法，在由数字信号产生模块和射频信号产生模块构成的硬件平台上，通过软件实现不同需求的卫星导航信号的模拟，以提高卫星导航信号模拟器的实时性、高动态性、可靠性和复用性，同时降低结构复杂性、缩短开发周期。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种卫星导航信号模拟装置，用于为卫星导航信号接收装置产生卫星导航模拟信号，该卫星导航信号模拟装置包括：
数字信号产生模块，用于生成数字信号；
射频信号产生模块，用于将数字信号转换为射频信号；
其中，数字信号产生模块包括数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元，
数据存储单元存储的数据包括场景文件、用户轨迹、星历历书；场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间；
星历历书解析单元用于确定用户位置处的可视卫星；
导航电文产生单元用于生成模拟时段可视卫星的导航电文；
数字信号参数产生单元用于确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；
缓存单元用于存储导航电文、可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；
数字信号产生单元用于根据导航电文、可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数产生数字信号。
与现有技术相比，本发明提供的卫星导航信号模拟装置中，用于生成数字信号的数字信号产生模块集成有数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元。将生成数字信号所需的数据信息存储至数据存储单元，星历历书解析单元解析数据存储单元中的星历历书数据以确定用户位置处的可视卫星。可视卫星确定后，利用导航电文产生单元获得可视卫星的导航电文。同时，可以利用关键参数产生单元确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数。此时，导航电文、初始状态参数和模拟信号参数可以暂存在缓存单元。数字信号产生单元接收并处理导航电文、初始状态参数和模拟信号参数以产生数字信号。上述数字信号的产生由集成度高的数字信号产生模块生成，与现有技术中采用基带板实现数字信号产生相比，具有集成度高、结构简单和可靠性高的优点，应理解，现有技术中的基带板为DSP和FPGA结构模式。而且，上述可视卫星的确定、可视卫星的导航电文的确定，以及可视卫星的初始状态参数、模拟信号参数、数字信号参数的确定，均可以利用集成在数字信号产生模块上的模型确定，而模型可以根据具体的应用场景做调整，因此，与现有技术中采用各个DSP和FPGA结构模式的基带板产生数字信号相比，具有开发周期短和复用性强的优点。应用模型确定生成数字信号而需要的数据信息，相对于现有技术，还具有较高的实时性和动态性。
本发明还提供一种卫星导航信号模拟方法，应用于本发明提供的卫星导航信号模拟装置中，包括：
获取场景文件、用户轨迹、星历历书，并存储至数据存储单元；场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间；
根据星历历书确定用户位置处的可视卫星；
确定可视卫星的导航电文；
确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；模拟信号参数包括可视卫星的信号频率字、载波频率字、以及可视卫星的卫星信号传输过程中的电离层延迟、对流层延迟、码相位、载波相位；
将导航电文和可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数存储至缓存单元；
根据导航电文和可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数确定数字信号；
将数字信号转换为射频信号。
与现有技术相比，本发明提供的卫星导航信号模拟方法的有益效果与上述技术方案所述的卫星导航信号模拟装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置的结构框图；
图2是本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置的硬件原理图；
图3是本发明实施例提供的卫星导航信号模拟方法的流程图。
附图标记：1. 数字信号产生模块，10. 数据存储单元，11. 星历历书解析单元，12. 导航电文产生单元，13. 关键参数产生单元，14. 缓存单元，15. 数字信号产生单元；2. 射频信号产生模块。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
图1示出的是本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置的结构框图。如图1所示，上述卫星导航模拟装置包括数字信号产生模块和射频信号产生模块。其中，数字信号产生模块用于生成数字信号，生成的数字信号可以是中频数字信号。射频信号产生模块可以接收上述数字信号并将数据信号转换为射频信号后发出，此时，发出的射频信号即为本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置输出的信号。在实际应用中，可以对射频信号进行处理以最终形成导航定位信息并输出给接收终端，此处的接收终端可以是测试火箭、炮弹等一些高速运动载体，还可以是手持终端，如手机等。
上述数字信号产生模块可以集成有数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元。
上述数据存储单元可以存储场景文件、用户轨迹、星历历书。场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间。其中，场景文件、用户轨迹和星历历书均可以是上位机通过接口传输至数据存储单元。
具体地，数字信号产生模块中可以配置有数据配置单元，导航信号模拟用户可以通过数据配置单元所具有的用户界面配置上述场景文件、设置用户轨迹，设置星历历书。将配置或设置好的上述数据存储至数据存储单元中，以备后续调用。
上述场景文件可以是上位机向数据配置单元发送的场景文件，在上位机向数据配置单元发送场景文件之前，可以将数据配置单元做初始化处理，初始化处理后的数据配置单元接收来自上位机的场景文件。之后将如上文所述，将场景文件连同用户轨迹和星历历书存储至数据储存单元中。
上述数据存储单元可以是双倍速率同步动态随机存储器（Double Data RateSynchronous Dynamic Random Access Memory，缩写为DDR SDRAM）。具体可以是DDR3或DDR4。
上述星历历书解析单元可以确定用户位置处的可视卫星。应理解，可视卫星可以是全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟伽利略系统(GALILEO)、北斗系统(BDS)任意一种。具体是哪一种可以取决于当前哪一颗对应用户位置。
上述星历历书解析单元可以被配置有星历历书解析模型，利用星历历书解析模型计算出模拟时刻卫星的粗略位置以及卫星位置相对于用户位置的仰角值。应理解，此处的卫星指的是空间站上的所有在轨卫星。之后，利用所设门限判断上述卫星的可见性，以从上述卫星中选出用户位置处的可视卫星。也就是说，通过计算在轨卫星的俯仰角来判断在轨卫星的可见性，例如，当俯仰角小于5°的在轨卫星为不可见卫星，俯仰角大于或等于5°的卫星则为可视卫星，此时，5°就是所设门限。
上述导航电文产生单元用于生成模拟时段可视卫星的导航电文。应理解，每个卫星导航系统均对应有不同格式的接口控制文件。导航电文产生单元可以根据上述可视卫星所属导航系统的接口控制文件要求的格式的规范编排模拟时段的导航电文。
关键参数产生单元可以用于确定上述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数。关键参数产生单元配置有关键参数产生模型。该关键参数产生模型可以包括电离层的延时误差模型和对流层的延时误差模型。延时误差模型配置后，利用多核并行运算可以获得可视卫星的传播时延，根据可视卫星的传播时延推出可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数。其中，初始状态参数可以包括初始码相位和初始载波相位。
可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数确定后，可以与上述可视卫星的导航电文一起以符合可视卫星所属导航系统要求的格式存入缓存发送区。上述缓存发送区可以是DDR3或DDR4。缓存发送区的数据可以由中断响应模块控制发出，作为一种示例，数字信号产生模型可以每隔20ms产生中断信号，也就是说，缓存发送区每20ms向外发送一次数据。
上述缓存单元用于接收缓存发送区的数据，即每20ms更新依次数据。上述缓存单元可以是DDR3。
上述数字信号产生单元用于根据导航电文、初始状态参数和模拟信号参数产生数字信号。也就是说，数字信号产生单元从缓存单元获取导航电文、初始状态参数和模拟信号参数后，利用实时控制参数，完成码相位和载波相位的合成；利用初始状态参数和模拟信号参数对导航电文进行调制，进而产生卫星的数字信号，此时的数字信号为中频数字信号。
上述数字信号产生之后，发送给射频信号产生模块，在射频信号产生模块，数字信号经过多通道信号滤波叠加。应理解，本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置可以同时模拟多颗可视卫星的导航信号，每颗可视卫星对应一个导航信号的通道，而且各个通道为并行的关系，此时，需要将多个通道的多个导航信号进行叠加合并，生成一路导航信号。叠加后的导航信号经DA模块转换为射频信号后发出。
应理解，需要在一定时限内完成射频信号的产生及发出，如超出上述时限，则终止射频信号的产生。
具体参见图2，作为一种可能的实现方式，FPGA主芯片被配置为执行上述数字信号产生模块，以生成数字信号。应理解，FPGA主芯片具备两个功能，一是配置数据配置单元，完成卫星导航信号模拟过程中的初始化配置，与上位机的交互以及与用户的交互等，也就是数据存储单元对应的功能。二是通过逻辑计算完成用户位置处的可视卫星的确定、可视卫星的导航电文生成、可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数确定、数字信号的确定等。
为了实现FPGA主芯片的存储以及与外部的通信连接，FPGA主芯片还配置有DDR系统内存、NAND FLASH存储器件和W5300网口芯片。
AD9361射频芯片被配置为执行射频信号产生模块，以将数字信号转换为射频信号。
FPGA主芯片和AD9361射频芯片通信连接。
作为一种可能的实现方式，上述卫星导航模拟装置还包括电源模块、时钟模块和外部接口。上述电源模块可以为一个，即利用一个电源模块同时为数字信号产生模块和射频信号产生模块供电。具体的，上述电源模块可以是ADP5054多路供电电源模块，ADP5054多路供电电源模块通过FPGA主芯片所具有的电源接口为FPGA主芯片供电，还可以通过AD9361射频芯片所具有的电源接口为AD9361射频芯片供电。采用ADP5054多路供电电源模块能够满足卫星导航信号模拟装置对供电顺序的严格要求，同时，还可以降低供电噪音。应理解，上述电源模块还可以是多个，即一个电源模块对应数字信号产生模块，另外一个电源模块对应射频信号产生模块。
时钟模块用于为数字信号产生模块和射频信号产生模块授时。上述时钟模块可以为一个，即利用一个时钟模块同时为数字信号产生模块和射频信号产生模块授时。具体的，上述时钟模块为AD9528时钟模块，AD9528时钟模块通过FPGA主芯片所具有的时钟接口为FPGA主芯片授时，还可以通过AD9361射频芯片所具有的时钟接口为AD9361射频芯片授时。以满足卫星导航信号模拟装置对时序和授时精度的严格要求。应理解，上述时钟模块还可以是多个，即一个时钟模块对应数字信号产生模块，另外一个时钟模块对应射频信号产生模块。应理解，上述AD9361射频芯片还配置有用于将射频信号发出的射频、控制接口。
上述外部接口可以将上位机与FPGA主芯片连通。
本发明提供的卫星导航信号模拟装置中，用于生成数字信号的数字信号产生模块集成有数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元。将生成数字信号所需的数据信息存储至数据存储单元，星历历书解析单元解析数据存储单元中的星历历书数据以确定用户位置处的可视卫星。可视卫星确定后，利用导航电文产生单元获得可视卫星的导航电文。同时，可以利用关键参数产生单元确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数。此时，导航电文、初始状态参数和模拟信号参数可以暂存在缓存单元。数字信号产生单元接收并处理导航电文、初始状态参数和模拟信号参数以产生数字信号。上述数字信号的产生由集成度高的数字信号产生模块生成，与现有技术中采用基带板实现数字信号产生相比，具有集成度高、结构简单和可靠性高的优点，应理解，现有技术中的基带板为DSP和FPGA结构模式。而且，上述可视卫星的确定、可视卫星的导航电文的确定，以及可视卫星的初始状态参数、模拟信号参数、数字信号参数的确定，均可以利用集成在数字信号产生模块上的模型确定，而模型可以根据具体的应用场景做调整，因此，与现有技术中采用各个DSP和FPGA结构模式的基带板产生数字信号相比，具有开发周期短和复用性强的优点。应用模型确定生成数字信号而需要的数据信息，相对于现有技术，还具有较高的实时性和动态性。
本发明实施例还提供一种卫星导航信号模拟方法。图3示出的是本发明实施例提供的卫星导航信号模拟方法的流程图。如图3所示，该卫星导航信号模拟方法包括以下步骤：
S10、获取场景文件、用户轨迹、星历历书并存储至数据存储单元；场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间。
数字信号产生模块中可以配置有数据配置单元，导航信号模拟用户可以通过数据配置单元所具有的用户界面配置上述场景文件、设置用户轨迹，设置星历历书。将配置或设置好的上述数据存储至数据存储单元中，以备后续调用。
上述场景文件可以是上位机向数据配置单元发送的场景文件，在上位机向数据配置单元发送场景文件之前，可以将数据配置单元做初始化处理，初始化处理后的数据配置单元接收来自上位机的场景文件。之后将如上文所述，将场景文件连同用户轨迹和星历历书存储至数据储存单元中。
S11、根据星历历书确定用户位置处的可视卫星。
利用星历历书解析模型计算出模拟时刻卫星的粗略位置以及卫星位置相对于用户位置的仰角值。应理解，此处的卫星指的是空间站上的所有在轨卫星。之后，利用所设门限判断上述卫星的可见性，以从上述卫星中选出用户位置处的可视卫星。
S12、确定可视卫星的导航电文。
利用导航电文产生单元根据上述可视卫星所属导航系统的接口控制文件要求的格式的规范编排模拟时段的导航电文。
S13、确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；模拟信号参数包括可视卫星的信号频率字、载波频率字、以及可视卫星的卫星信号传输过程中的电离层延迟、对流层延迟、码相位、载波相位。
关键参数产生单元配置有关键参数产生模型。该关键参数产生模型可以包括电离层的延时误差模型和对流层的延时误差模型。延时误差模型配置后，利用多核并行运算可以获得可视卫星的传播时延，根据可视卫星的传播时延推出可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数。其中，初始状态参数可以包括初始码相位和初始载波相位。
S14、将导航电文和可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数存储至缓存单元。可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数确定后，可以与上述可视卫星的导航电文一起以符合可视卫星所属导航系统要求的格式存入缓存发送区。上述缓存发送区可以是DDR3或DDR4。缓存发送区的数据可以由中断响应模块控制发出，作为一种示例，数字信号产生模型可以每隔20ms产生中断信号，也就是说，缓存发送区每20ms向外发送一次数据。
上述缓存单元用于接收缓存发送区的数据，即每20ms更新依次数据。
S15、根据导航电文和可视卫星的初始状态参数和模拟信号确定数字信号。
利用数字信号产生单元根据导航电文、初始状态参数和模拟信号参数产生数字信号。也就是说，数字信号产生单元从缓存单元获取导航电文、初始状态参数和模拟信号参数后，利用实时控制参数，完成码相位和载波相位的合成；利用初始状态参数和模拟信号参数对导航电文进行调制，进而产生卫星的数字信号，此时的数字信号为中频数字信号。
S16、将数字信号转换为射频信号。
上述数字信号产生之后，发送给射频信号产生模块，在射频信号产生模块，数字信号经过多通道信号滤波叠加。应理解，本发明实施例提供的卫星导航信号模拟装置可以同时模拟多颗可视卫星的导航信号，每颗可视卫星对应一个导航信号的通道，而且各个通道为并行的关系，此时，需要将多个通道的多个导航信号进行叠加合并，生成一路导航信号。叠加后的导航信号经DA模块转换为射频信号后发出。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”（comprising）一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种卫星导航信号模拟装置，用于为卫星导航信号接收装置产生卫星导航模拟信号，其特征在于，所述卫星导航信号模拟装置包括：
数字信号产生模块，用于生成数字信号；
射频信号产生模块，用于将所述数字信号转换为射频信号；
其中，所述数字信号产生模块包括数据存储单元、星历历书解析单元、导航电文产生单元、关键参数产生单元、缓存单元和数字信号产生单元；
所述数据存储单元存储的数据包括场景文件、用户轨迹、星历历书；所述场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间；
所述星历历书解析单元用于确定用户位置处的可视卫星；
所述导航电文产生单元用于生成模拟时段所述可视卫星的导航电文；
所述关键参数产生单元用于确定所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；所述模拟信号参数包括可视卫星的信号频率字、载波频率字、以及可视卫星的卫星信号传输过程中的电离层延迟、对流层延迟、码相位、载波相位；
所述缓存单元用于存储所述导航电文、所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；
所述数字信号产生单元用于根据所述导航电文、所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数产生所述数字信号。
2.根据权利要求1所述的卫星导航信号模拟装置，其特征在于，FPGA主芯片被配置为执行所述数字信号产生模块，以生成所述数字信号；
AD9361射频芯片被配置为执行所述射频信号产生模块，以将所述数字信号转换为所述射频信号。
3.根据权利要求1所述的卫星导航信号模拟装置，其特征在于，所述关键参数产生单元中配置有延时误差模型，所述延时误差模型运用多核运算获得所述可视卫星的传播时延，以确定所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；所述初始状态参数包括初始码相位和初始载波相位。
4.根据权利要求1所述的卫星导航信号模拟装置，其特征在于，所述卫星导航信号模拟装置还包括：
电源模块，用于为所述数字信号产生模块和射频信号产生模块供电；
时钟模块，用于为所述数字信号产生模块和射频信号产生模块授时；
外部接口，所述数据存储单元通过所述外部接口接收上位机发送的数据文件。
5.根据权利要求4所述的卫星导航信号模拟装置，其特征在于，所述电源模块为ADP5054多路供电电源模块；所述时钟模块为AD9528时钟模块。
6.一种卫星导航信号模拟方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的卫星导航信号模拟装置中，包括：
获取场景文件、用户轨迹、星历历书，并存储至数据存储单元；所述场景文件包括用户位置、信号模拟时长、运动模型和本地时间；
根据所述星历历书确定用户位置处的可视卫星；
确定可视卫星的导航电文；
确定可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；所述模拟信号参数包括可视卫星的信号频率字、载波频率字、以及可视卫星的卫星信号传输过程中的电离层延迟、对流层延迟、码相位、载波相位；
将所述导航电文和所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数存储至缓存单元；
根据所述导航电文和所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数数确定数字信号；
将所述数字信号转换为射频信号。
7.根据权利要求6所述的卫星导航信号模拟方法，其特征在于，所述获取场景文件、用户轨迹、星历历书，并存储至数据存储单元包括：
初始化数字信号产生模块所具有的数据配置单元；
利用所述数据配置单元配置所述场景文件、用户轨迹和星历历书；
将所述场景文件、用户轨迹和星历历书存储至所述数据存储单元。
8.根据权利要求6所述的卫星导航信号模拟方法，其特征在于，所述根据所述星历历书确定用户位置处的可视卫星包括：
解析所述星历历书，计算模拟时刻卫星的位置以及所述卫星的位置相对于所述用户位置的仰角值；
利用所设门限判断所述卫星的可见性，以确定所述用户位置的所述可视卫星。
9.根据权利要求6所述的卫星导航信号模拟方法，其特征在于，所述确定可视卫星的初始状态和模拟信号参数包括：
建立延时误差模型，所述延时误差模型包括电离层延时误差模型和对流层延时误差模型；
运用多核运算获取所述可视卫星的传播时延；
推导出所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；所述初始状态参数包括初始码相位和初始载波相位。
10.根据权利要求6所述的卫星导航信号模拟方法，其特征在于，所述根据所述导航电文和所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数确定数字信号包括：
接收所述缓存单元的所述导航电文和所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数；
处理所述缓存单元的所述导航电文和所述可视卫星的初始状态参数和模拟信号参数，以确定所述数字信号；
所述将所述数字信号转换为射频信号包括：
将所述数字信号进行叠加；
将叠加后的所述数字信号经D/A转换，以形成射频信号。
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