專利名稱：基于hla-rti的gps通信測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是測試系統(tǒng)，特別涉及到的是基于HLA-RTI的GPS通信測試 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今對GPS通信系統(tǒng)的研究已被倍受關(guān)注，然而現(xiàn)階段大都是對單純的終 端，例如GPS衛(wèi)星信號、GPS同步接收等的仿真測試研究，然而，現(xiàn)有的通信 系統(tǒng)并沒有從狀態(tài)同步、時間同步角度進(jìn)行其系統(tǒng)的控制及管理，因此處理速度 及時效性角度無法達(dá)到真實測試要求。本發(fā)明釆用一種"時間控制"并且"時間受 限"的時間管理策略，進(jìn)行基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)研究，而且在國內(nèi) 外任何的資料上還未見描述。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，而提供具有真實測試能力的仿真系統(tǒng)， 建立可靠的、穩(wěn)定的、可擴展的GPS通信測試系統(tǒng)，實現(xiàn)對GPS衛(wèi)星信號測試、 GPS接收機測試的基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)由硬件、軟件兩部分組成，硬件部分， 包括總控終端、信號終端和接收機終端；軟件部分，包括總控仿真軟件、GPS衛(wèi) 星信號仿真軟件和偽碼相關(guān)接收處理仿真軟件；上述硬件的關(guān)系如圖1所示，總控終端作為整體測試系統(tǒng)的核心，其采用聯(lián) 邦管理模式，并由聯(lián)邦控制管理成員負(fù)責(zé)聯(lián)邦的管理工作，包括聯(lián)邦的創(chuàng)建、 聯(lián)邦的撤銷、聯(lián)邦成員的加入、同步策略的控制、測試的開始、暫停與結(jié)束等。 總控終端的通信接口通過網(wǎng)絡(luò)分別與信號終端和接收機終端的通信接口相連接， 信號終端和接收機終端的通信接口相互連接；通過總控終端控制信號終端產(chǎn)生相 應(yīng)的GPS衛(wèi)星信號。接收終端在總控終端的控制下，接收處理后的衛(wèi)星信號，同 時進(jìn)行同步接收運算。上述總控仿真軟件是仿真控制、管理整個仿真聯(lián)邦的運行，發(fā)送控制指令并 完成狀態(tài)交互。仿真控制成員是整個仿真系統(tǒng)聯(lián)邦的重要成員之一，它管理整個 仿真聯(lián)邦的運行，包括創(chuàng)建聯(lián)邦、撤銷聯(lián)邦、開始仿真、暫停仿真、繼續(xù)仿真以 及顯示仿真時間等功能。在聯(lián)邦中，除了仿真控制成員之外，其它各個聯(lián)邦成員4與仿真控制成員都有聯(lián)系，當(dāng)他們加入聯(lián)邦后，只有仿真控制成員發(fā)出啟動仿真 命令，各個仿真成員才能運行。仿真控制初始化后，首先創(chuàng)建聯(lián)邦，然后設(shè)置時間管理策略、時間推進(jìn)機制 和公布/訂購關(guān)系，等到其它各仿真成員都加入到聯(lián)邦后，開始執(zhí)行仿真控制交互， 各成員開始仿真。隨著仿真時間的推進(jìn)，接收訂購的交互，并且可以通過界面調(diào) 整相應(yīng)成員的狀態(tài)顯示。① 創(chuàng)建聯(lián)邦聯(lián)邦是為聯(lián)邦成員間的交互而創(chuàng)建的一個虛擬世界。聯(lián)邦創(chuàng)建前，各聯(lián)邦成 員可能已經(jīng)建立了構(gòu)建仿真實體的對象，但各聯(lián)邦成員的對象之間并沒有交互， 而且這些對象均沒有在聯(lián)邦中注冊。仿真控制中創(chuàng)建聯(lián)邦就是創(chuàng)建聯(lián)邦仿真線程， 并在線程中實現(xiàn)初始化聯(lián)邦名稱、仿真時間以及聯(lián)邦成員名稱。設(shè)置聯(lián)邦成員間的互操作服務(wù)，本系統(tǒng)中消息傳遞順序被設(shè)置為接受順序， 時間約束類型被設(shè)置為既時間控制又時間受限。建立仿真循環(huán)，在聯(lián)邦未撤銷的情況下判斷仿真是否暫?；蚪Y(jié)束，并實現(xiàn)仿 真^統(tǒng)以步進(jìn)的方式向前推進(jìn)，控制并顯示當(dāng)前的仿真時間。② 運行仿真所有仿真成員加入聯(lián)邦后，仿真開始運行，仿真成員根據(jù)仿真模型參與聯(lián)邦 交互，完成仿真功能。③ 暫停仿真仿真運行過程中，由于某種原因，需要暫時停止仿真運行。暫停仿真命令觸 發(fā)后，仿真控制與管理成員向每個仿真成員發(fā)送一個交互實例，控制仿真成員暫 停仿真，并設(shè)置仿真狀態(tài)參數(shù)。 停止仿真仿真任務(wù)完成后，必須結(jié)束仿真活動，停止仿真。各聯(lián)邦成員在仿真停止后， 停止當(dāng)前的仿真活動，結(jié)束仿真循環(huán)，退出聯(lián)邦。仿真控制成員向所有的仿真成 員發(fā)送一個交互實例，停止當(dāng)前所有的仿真活動，并將各仿真成員狀態(tài)指示設(shè)為 初始狀態(tài)，即未加入聯(lián)邦狀態(tài)。⑤撤銷聯(lián)邦仿真運行停止后，聯(lián)邦仍存在，需撤銷聯(lián)邦。聯(lián)邦撤銷后各聯(lián)邦成員的實例 被銷毀，聯(lián)邦成員間交互的虛擬世界不復(fù)存在。仿真控制成員跳出仿真循環(huán)，銷 毀仿真線程。上述GPS衛(wèi)星信號仿真軟件是實現(xiàn)GPS接收機所接收衛(wèi)星信號的仿真，GPS信號組成可由(式l)表示。式中A、 4和^分別為載波Ll(1575.42MHz)、L2(1227.6MHz)的振幅，fW 、 g,(,)和A(O分別為第!'顆衛(wèi)星的P碼、C/A碼和導(dǎo) 航電文D碼。a、 ^分別為載波L1、 L2的角頻率，化和伊2,分別為第/顆衛(wèi)星載 波L1、 L2的初始相位。，"Z(柳)—一a) (式1) + (f)sin(6V +化)《(f) = ^他(')cos(fiV + ) GPS衛(wèi)星信號仿真軟件具體包括① C/A碼的產(chǎn)生遵照GPS-ICD-200,產(chǎn)生C/A碼(兩個10級移位寄存器產(chǎn) 生的m序列q和《模2和的復(fù)合碼)。② C/A碼信號的仿真對產(chǎn)生的任一顆衛(wèi)星在任一時刻的C/A碼進(jìn)行加載導(dǎo) 航電文、在L波段上擴頻、調(diào)制。③ p碼的產(chǎn)生遵照GPS-ICD-200，產(chǎn)生長度為15345000x15345037 =2.357x10"， 周期為266.41天的P(Y)碼。 P碼信號的仿真對產(chǎn)生的任一顆衛(wèi)星在任一時刻的P碼進(jìn)行加載導(dǎo)航電 文、在L波段上擴頻、調(diào)制。⑤信號混合對產(chǎn)生的某一顆衛(wèi)星的L1或L2上的C/A、 P碼的已調(diào)信號進(jìn) 行混合。(3)偽碼相關(guān)接收處理仿真軟件 在接收信道處理后的GPS衛(wèi)星信號后，為得到數(shù)據(jù)信息，需對信號進(jìn)行相關(guān) 接收，其主要包括① 對接收信號進(jìn)行捕獲處理；② 對接收信號進(jìn)行跟蹤處理。 本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點如下1. 系統(tǒng)可在單機或在一個局域網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)美國GPS全數(shù)字化通信過程，能 夠進(jìn)行GPS信號的測試。其中，GPS衛(wèi)星信號及GPS接收機可以根據(jù)GPS系統(tǒng) 的升級和改造靈活地進(jìn)行相應(yīng)的升級和改進(jìn)，保證GPS信號的有效性測試。2. 系統(tǒng)采用HLA-RTI技術(shù)實現(xiàn)各成員的同步通信與交互，進(jìn)而保證系統(tǒng)各 部分協(xié)調(diào)、有序運行。本發(fā)明的技術(shù)方案是搭建GPS通信測試系統(tǒng)的分布式仿真模型，并采用基于 HLA-RTI的仿真技術(shù)實現(xiàn)GPS通信測試系統(tǒng)的聯(lián)邦管理及同步控制。本發(fā)明設(shè)計 科學(xué)、合理、富有創(chuàng)意，整體結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉，安裝簡便，操作簡單并智能 化，性能穩(wěn)定、可靠，實用性較強，具有較好的發(fā)展前景。


附圖l是硬件的關(guān)系圖。附圖2是聯(lián)邦主線程流程圖。附圖3是基于P(Y)碼信號的同步接收處理流程。
具體實施方式
.基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)由硬件、軟件兩部分組成，硬件部分， 包括總控終端、信號終端和接收機終端；軟件部分，包括總控仿真軟件、GPS衛(wèi) 星信號仿真軟件和偽碼相關(guān)接收處理仿真軟件；上述硬件的連接關(guān)系如圖1所示， 總控終端的通信接口通過網(wǎng)絡(luò)分別與信號終端和接收機終端的通信接口相連接， 信號終端和接收機終端的通信接口相互連接； l.仿真控制成員仿真控制管理成員管理整個仿真聯(lián)邦的運行，發(fā)送控制指令并完成狀態(tài)交互。 具體過程為創(chuàng)建聯(lián)邦、開始運行、停止運行、撤銷聯(lián)邦等。 (1)聯(lián)邦對象模型HLA的聯(lián)邦對象模型的主要目的是提供聯(lián)邦成員之間用公共的、標(biāo)準(zhǔn)化的格 式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的規(guī)范，它描述了在仿真運行過程中將參與聯(lián)邦成員信息交換的 對象類、對象類屬性、交互類、交互類參數(shù)的特性。根據(jù)HLA規(guī)范規(guī)定，系統(tǒng)采 用對象模型模板OMT來描述聯(lián)邦和聯(lián)邦中的每一個成員，以及聯(lián)邦在運行過程 中需要交換的各種數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，其中主要包括對象類結(jié)構(gòu)表、屬性表、交互 類結(jié)構(gòu)表、參數(shù)表和枚舉數(shù)據(jù)類型表。①對象類結(jié)構(gòu)表對象類結(jié)構(gòu)是指聯(lián)邦或成員范圍內(nèi)各對象類之間的關(guān)系的集合，這種關(guān)系主 要是指對象類之間的繼承關(guān)系，對象類結(jié)構(gòu)表描述例聯(lián)邦或聯(lián)邦成員范圍內(nèi)對象 之間的這種繼承關(guān)系。根據(jù)基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的描述， 抽象出如下的對象類終端信息類(terminalinfo):該類描述了 GPS衛(wèi)星信號終端產(chǎn)生的衛(wèi)星信息。 覆蓋信息類(coverinfo):該類描述了接收機視距內(nèi)覆蓋的GPS衛(wèi)星信息。衛(wèi)星信 息類(plantinfo):該類描述了 GPS衛(wèi)星的相關(guān)信息。接收機信息類(receptioninfo): 該類描述了 GPS接收機的相關(guān)信息。表1記錄了仿真系統(tǒng)的對象類。7表1對象類結(jié)構(gòu)表對象類結(jié)構(gòu)公布成員訂購成員terminalinfo終端信息類接收機應(yīng)用平臺成員GPS信號仿真成員covcrinfo覆蓋信息類接收機應(yīng)用平臺成員GPS M接收機仿真成員plantinfo衛(wèi)星信息類接收機應(yīng)用平臺成員信道仿真成員receptioninfo接收機信息類接收機應(yīng)用平臺成員GPS M接收機仿真成員②屬性表每個對象類都可以用一個能夠表明其特征的屬性集來描述，這些屬性時對象 狀態(tài)的命名部分，它們的值隨著時間的推移可能會發(fā)生改變(如衛(wèi)星在飛行過程中的位置和速度等)。根據(jù)基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及上面 的對象類描述，抽象出如下的對象類屬性終端信息類終端號，仿真衛(wèi)星數(shù)，衛(wèi)星號。覆蓋信息類衛(wèi)星號，仰角， 多普勒頻移。衛(wèi)星信息類衛(wèi)星坐標(biāo)，衛(wèi)星天線增益，衛(wèi)星天線半功率波束寬度。 接收機信息類接收機坐標(biāo)，接收機天線增益，接收機天線半功率波束寬度。表 2記錄了仿真系統(tǒng)對象類的屬性。表2對象類屬性表對象類參數(shù)描述數(shù)據(jù)類 型精度精度條件terID終端號shortperfectalways終端信息類amount仿真衛(wèi)星數(shù)shortperfectalwaysID衛(wèi)星號shortperfectalwaysID衛(wèi)星號shortperfectalways覆蓋信息類elevation仰角floatperfectalwaysdoppler多普勒頻移floatperfectalwayscoordinate衛(wèi)星坐標(biāo)floatperfectalways衛(wèi)星信息類antenhancc衛(wèi)星天線增益floatperfectalwayswavcwidth衛(wèi)星天線半功率波束寬 度floatperfectalwayscoordinate接收機坐標(biāo)floatperfectalways接收機信息 類antenhancc接收機天線增益floatperfectalwayswavewi她接收機天線半功率波束 寬度floatperfectalways③交互類結(jié)構(gòu)表交互類是指一個成員的對象產(chǎn)生的對其他成員產(chǎn)生影響的明確的動作的抽象。交互類的每一個對象叫做該交互類的實例。在基于HLA/RTI的GPS通信測 試系統(tǒng)中，抽象出的交互類如下仿真控制命令類(sim—RunControl):該類實現(xiàn)了聯(lián)邦成員的控制交互。成員運 行狀態(tài)類(MemberRmiState):該類實現(xiàn)了聯(lián)邦成員狀態(tài)交互。表3記錄了仿真系 統(tǒng)的交互類。表3交互類結(jié)構(gòu)表交互類結(jié)構(gòu)發(fā)布成員訂購成員sim一RunControl仿真控制命令交互仿真控制管理成員所有其他成員MemberRunState成員的運行狀態(tài)交互除仿真控制管理成員 外的所有其他成員仿真控制管理成員 參數(shù)表參數(shù)表提供了敢于聯(lián)邦中所有交互類參數(shù)的信息。在基于HLA/RTI的GPS 通信測試系統(tǒng)中，抽象出的交互類參數(shù)如下仿真控制命令類控制命令。成員運行狀態(tài)類成員號，成員狀態(tài)。表4記 錄了仿真系統(tǒng)的交互類的參數(shù)。表4交互類參數(shù)表交互類參數(shù)描述數(shù)據(jù)類型精度精度條件仿真控制命 令交互enumConCmd用來控制仿 真的開始和 停止LSIS一CommandTypeperfectalways成員的運行 狀態(tài)交互strID成員ID號intperfectalwaysenumState成員運行狀 態(tài)LSIS—R皿Stateperfectalways(2)聯(lián)邦執(zhí)行的狀態(tài)控制HLA提供的聯(lián)邦執(zhí)行狀態(tài)管理服務(wù)，實現(xiàn)了聯(lián)邦執(zhí)行的創(chuàng)建、撤銷以及聯(lián)邦 成員的加入、退出。但是，在基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)中，還需要實 現(xiàn)聯(lián)邦執(zhí)行的開始、暫停、繼續(xù)、結(jié)束和退出等狀態(tài)的控制，因此，直接利用HLA 的聯(lián)邦管理提供的服務(wù)無法實現(xiàn)。為了解決多狀態(tài)控制問題，在控制端(即聯(lián)邦 控制成員)設(shè)置枚舉類型變量，為每一個聯(lián)邦狀態(tài)設(shè)置一個枚舉值，并利用HLA 中交互類的公布機制，發(fā)布控制信息。而在受控端(即聯(lián)邦成員)使用HLA中交 互類的訂購機制，獲取控制信息，并結(jié)合多布爾變量控制技術(shù)，確定自身受控狀 態(tài)。多布爾變量控制技術(shù)是在受控端設(shè)置多個布爾變量，根據(jù)枚舉控制信息，改 變相應(yīng)的布爾變量值，確定受控端自身的狀態(tài)。枚舉類型以及枚舉值如表5所示。9表5狀態(tài)控制枚舉類型__標(biāo)識符 名稱 整數(shù)值CommandSTART 開始 0enumConCmdCommandSUSPEND暫停1CommandRESUME繼續(xù)2CommandSTOP停止3受控端訂購控制信息后，利用在仿真主線程simulation.cpp中調(diào)用回調(diào)函數(shù) MemberRunState::addCallback(&exConn, MemberRunStateCallback, NULL)狀態(tài)控 制交互回調(diào)函數(shù)設(shè)置相應(yīng)的布爾變量的值。在受控端設(shè)置的多個布爾變量以及與 枚舉值的關(guān)系如表6所示。表6狀態(tài)布爾變量表狀態(tài)布爾變量描述開始bSimCtrltrue對應(yīng)枚舉值為0暫停blsSuspendtrue對應(yīng)枚舉值為1繼續(xù)blsResumedtrue對應(yīng)枚舉值為2停止bMainLooptrue對應(yīng)枚舉值為3受控端獲取枚舉控制信息，并設(shè)置相應(yīng)布爾變量值后，受控端仿真主線程通 過判斷各布爾變量的值，確定自身的狀態(tài)。(3)聯(lián)邦時間管理機制 在HLA中，聯(lián)邦時間管理關(guān)注的是如何在聯(lián)邦執(zhí)行時控制時間的推進(jìn)。聯(lián)邦 時間管理通過協(xié)調(diào)帶時戳(聯(lián)邦成員的仿真時間)的消息傳遞，實現(xiàn)仿真時間的 推進(jìn)。聯(lián)邦的時間管理機制包括兩方面內(nèi)容消息傳遞機制和時間推進(jìn)機制。① 聯(lián)邦成員的消息傳遞機制消息在HLA系統(tǒng)設(shè)計上是一個非常重要的概念，RTI通過消息來協(xié)調(diào)整聯(lián)邦 的運行。HLA時間管理服務(wù)協(xié)調(diào)時間的方式就是通過相互發(fā)送消息進(jìn)行的。在基 于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)中，為保證衛(wèi)星導(dǎo)航信號的實時通信，仿真系 統(tǒng)必須進(jìn)行高速傳輸，系統(tǒng)對消息傳遞速度的要求高于對因果關(guān)系的要求，同時 考慮到仿真系統(tǒng)中所有仿真成員都是受限成員這一特點，我們確定該仿真系統(tǒng)中 所有仿真成員的消息傳遞順序都為接收順序。② 聯(lián)邦成員的時間推進(jìn)機制在基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)中接收機仿真成員每次處理3ms的導(dǎo)10航數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大， 一次性產(chǎn)生這么大的導(dǎo)航數(shù)據(jù)所花費的時間較長，導(dǎo)致 其他仿真成員長時間處于等待狀態(tài)，白白浪費許多系統(tǒng)資源。為解決這一問題， 我們采用步進(jìn)的時間推進(jìn)機制，將導(dǎo)航數(shù)據(jù)分多步產(chǎn)生，每一步產(chǎn)生較短的數(shù)據(jù)。 這樣既縮短了產(chǎn)生時間，又避免了其他仿真成員因長時間等待而浪費系統(tǒng)資源。 在RTI中，基于步長的聯(lián)邦時間的推進(jìn)過程包括三個步驟首先，聯(lián)邦成員調(diào)用一個時間管理服務(wù)TimeAdvanceRequest()請求邏輯時間推進(jìn)。接著，如果滿 足時間推進(jìn)條件，RTI向聯(lián)邦成員分發(fā)當(dāng)前時間在消息隊列中滿足發(fā)送條件的消 息。最后，RTI通過調(diào)用聯(lián)邦成員TimeAdvanceR叫uestO回調(diào)函數(shù)，表示該聯(lián)邦成 員的邏輯時間己經(jīng)推進(jìn)。 (4)數(shù)據(jù)傳輸方式基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)中設(shè)計傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要包括兩類 一類 是仿真系統(tǒng)正常運行和信號產(chǎn)生、處理所必需的交互類和對象類。這些類的實例 包含的數(shù)據(jù)量較小，通常只含有一個或幾個數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，我們稱之為小型數(shù) 據(jù)。另一類主要是用于定位處理的衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)和干擾信號數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)的量 比較大。在選取GPS時間片大小為0.1ms的情況下，每次產(chǎn)生并傳輸?shù)膶?dǎo)航數(shù)據(jù) 的大小都超過上萬個浮點類型的數(shù)據(jù)所占的空間，因此，我們稱之為大型數(shù)據(jù)?；贖LA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)供聯(lián)邦成員之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕?兩種: 一種是基于HLA的公布與訂購機制實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸;另一種是基于windows 平臺的套接字(socket)傳輸。'針對GPS偽碼的傳輸數(shù)據(jù)類型，根據(jù)其特點，我們確定了它們的數(shù)據(jù)傳輸方 式對于對象類和交互類這種小型數(shù)據(jù)的傳輸，采用基于HLA的公布與訂購的機 制實現(xiàn)，減少網(wǎng)絡(luò)通信量，節(jié)省處理器時間。對于GPS衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)的傳輸，由 于基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)中GPS衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)比較大，每一次傳輸 的浮點數(shù)量都超過一萬，而且為保證衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，我們必須進(jìn)行 可靠傳輸。因此，我們釆用基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸方式實現(xiàn)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)的 傳輸。(5)集成并測試聯(lián)邦對聯(lián)邦中各個聯(lián)邦成員而言，RTI對聯(lián)邦每個成員的服務(wù)都是類似的，因此， 可以開發(fā)一個通用的聯(lián)邦主線程來完成，將RTI執(zhí)行服務(wù)的基本過程封裝起來， 實現(xiàn)各聯(lián)邦成員的仿真流程，這樣能大大提高聯(lián)邦的開發(fā)效率。仿真系統(tǒng)中聯(lián)邦 主線程流程如圖2所示。在圖2中，各步驟的基本操作如下-STEP1:初始化成員數(shù)據(jù)。(l)創(chuàng)建RTIambassador對象rtiAmb(2)創(chuàng)建FedemteAmbassador對象fedAmb乂3)初始化成員的仿真對象SETP2:調(diào)用rti.creatFederationExecution()創(chuàng)建聯(lián)邦執(zhí)行 SETP3:加入聯(lián)邦執(zhí)行(1) 調(diào)用rtiAmb.joinFederationExecution()加入聯(lián)邦執(zhí)行(2) 若加入異常，則退出程序 SETP4:聲明公布/訂購關(guān)系(1) 調(diào)用RTI::AttributeHandleSetFactory::create()為每一對象類創(chuàng)建句柄集 調(diào)用rtiAmb.getObjectClassHandle()獲取對象類句柄值調(diào)用rtiAmb.getAttributeHandle()獲取對象類屬性句柄值(2) 調(diào)用rtiAmb.publishObjectClass()公布對象類調(diào)用rtiAmb.subscribeObjectClassAttribute()訂購對象類 。)調(diào)用rtiAmb.getlnteractionClassHandle()獲取交互類句柄值調(diào)用rtiAmb.gerParameterHatuileO獲取交互參數(shù)句柄值 (4)調(diào)用rtiAmb.publishlnteractinClass()公布交互類 調(diào)用rtiAmb.subscribelnteractionClass()訂購交互類STEP5:確定聯(lián)邦成員的時間推進(jìn)策略(默認(rèn)情況下為既非"時間控制"也非 時間受限")(1) 調(diào)用rtiAmb.enableTimeConstrained()聲明時間推進(jìn)策略為時間受限 (Constrained)(2) 調(diào)用rtiAmb.enableTimeRegulation()聲明時間推進(jìn)策略為時間控制 (Regulation)STEP6:調(diào)用rtiAmb.registerObjectInstance()注冊對象實例STEP7:調(diào)用rtiAmb.timeAdvanceRequest()請求時間推進(jìn)STEPS:仿真推進(jìn)(l)運行聯(lián)邦成員的仿真模型(2度新對象實例書性值調(diào)用RTI::AttributeSetFactoty::create()創(chuàng)建RTI:: AttributeHandleValuePairSet調(diào)用rtiAmb.updateAttributeValues更新實例屬性值(3) 發(fā)送交互實例調(diào)用RTI::ParameterSetFactory::create()創(chuàng)建 RTI: :ParameterHandleValuePairSet調(diào)用rtiAmb.sendlnteraction發(fā)送交互實例(4) 根據(jù)需要創(chuàng)建/刪除對象實例12(5) 根據(jù)需要轉(zhuǎn)移/接收實例所有權(quán)(6) 根據(jù)需要公布/取消公布、定購/取消訂購對象類/交互類(7) 根據(jù)需要改變聯(lián)邦成員的時間推進(jìn)策略STEP9:調(diào)用rtiAmb.resignFederationExecution()退出聯(lián)邦執(zhí)行 'STEP10:調(diào)用rtiAmb.destoryFederationExccution()撤銷聯(lián)邦執(zhí) 2.GPS衛(wèi)星信號仿真成員GPS衛(wèi)星信號仿真成員實現(xiàn)GPS接收機所接收衛(wèi)星信號的仿真。(1) GPS衛(wèi)星信號仿真流程 GPS衛(wèi)星信號仿真流程描述如下-步驟l:啟動程序。進(jìn)行參數(shù)初始化，并加入聯(lián)邦。步驟2:待整體成員進(jìn)入就緒狀態(tài)，各信號仿真終端開始讀取數(shù)據(jù)庫，讀取 本終端的相應(yīng)參數(shù)，并寫入相應(yīng)的mat (Matlab可識別)文件。步驟3:相應(yīng)mat文件中有合法的參數(shù)時，Matlab引擎被打開，讀取參數(shù)并 產(chǎn)生相應(yīng)衛(wèi)星的信息碼、C/A碼、P碼。步驟4:判斷載波參數(shù)，當(dāng)載波為L1時，設(shè)置載波頻率為1575.42MHz，設(shè) 置采樣率，判斷碼元相位及載波相位，Ll載波上的Doppler頻移，C/A碼發(fā)射功 率、P碼發(fā)射功率等參數(shù)，當(dāng)載波為L2時，設(shè)置載波頻率為1227.6MHz，設(shè)置相 應(yīng)參數(shù)。步驟5:用C/A碼、P碼分別把信息碼擴頻，稱為擴頻碼，利用相應(yīng)的參數(shù) 把擴頻碼調(diào)制到載波上，生成C/A、 P兩種調(diào)制信號。步驟6:把生成的L1(或L1、 L2)上的C/A、 P調(diào)制信號進(jìn)行混合，按相應(yīng)文 件名存儲，等待發(fā)送。其中信號仿真終端流程描述如下步驟l:讀取仿真終端所需仿真的GPS衛(wèi)星數(shù)目、GPS衛(wèi)星號、GPS系統(tǒng)時間、載頻和仿真時間步長參數(shù)，并寫入mat文件。步驟2:根據(jù)衛(wèi)星數(shù)目按照步驟3至步驟6分別產(chǎn)生不同衛(wèi)星信號。步驟3:讀取載頻參數(shù)，判斷是否為L1載波信號，否則進(jìn)行步驟5，是則根據(jù)GPS系統(tǒng)時間確定碼相位，根據(jù)相應(yīng)仿真時間步長產(chǎn)生相應(yīng)長度C/A碼和P碼數(shù)據(jù)。步驟4:根據(jù)載波相位在Ll波段上進(jìn)行C/A碼和P碼的擴頻與調(diào)制。 步驟5:根據(jù)GPS系統(tǒng)時間確定碼相位，根據(jù)相應(yīng)仿真時間步長產(chǎn)生相應(yīng)長 度P碼數(shù)據(jù)。步驟6:根據(jù)載波相位在L2波段上進(jìn)行P碼的擴頻與調(diào)制。步驟7:根據(jù)衛(wèi)星數(shù)目進(jìn)行各路衛(wèi)星信號的混合并進(jìn)行存儲等待發(fā)送。13C/A碼信號產(chǎn)生過程中，導(dǎo)航電文以50bit/s產(chǎn)生，C/A碼以1.023Mbit/s產(chǎn)生， 此過程中分為兩部分① 擴頻把50bits的數(shù)據(jù)每位乘20460bits擴為1.023Mbits。② 調(diào)制把擴頻結(jié)果與C/A碼(C/A—2(^20460bit)進(jìn)行異或運算，產(chǎn)生1.023M bits的擴頻碼，其擴頻碼與載波Ll進(jìn)行BPSK調(diào)制。P碼信號產(chǎn)生過程中，導(dǎo)航電文以50bit/s產(chǎn)生，P碼以10.23Mchip/s產(chǎn)生， 此過程中分為兩部分。① 擴頻把50bits的數(shù)據(jù)每位乘204600bits，擴為10.23Mbits。② 調(diào)制把擴頻結(jié)果與相應(yīng)P碼進(jìn)行異或運算，結(jié)果產(chǎn)生10.23Mbits的擴頻 碼，然后與載波Ll及L2進(jìn)行BPSK調(diào)制，再進(jìn)行相應(yīng)的多普勒頻移。3.接收機相關(guān)處理仿真成員接收機相關(guān)處理主要對P碼信號進(jìn)行相關(guān)接收處理?；赑(Y)碼信號的同步 接收處理流程如圖3所示。其處理流程描述如下步驟1:讀取衛(wèi)星號，初始化數(shù)據(jù)，對接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行中頻、采樣處 理，轉(zhuǎn)換為基帶信號。步驟2:接收信號經(jīng)過帶通濾波器，進(jìn)行濾波處理。步驟3:并行doppler補償處理，以計算的中心頻率為中心，以相應(yīng)的步進(jìn)量 生成本地載波信號。步驟4:對doppler補償后的接收信號進(jìn)行均值處理。步驟5:均值處理后的信號并行FFT運算。步驟6:本地生成相應(yīng)長度的P碼序列，并對其進(jìn)行采樣處理。步驟7:對采樣后的本地P碼信號進(jìn)行均值處理。步驟8:本地碼做FFT并取共軛。步驟9:將歩驟5和步驟8的輸出結(jié)果并行相乘處理。步驟10: N路相乘結(jié)果進(jìn)行IFFT后取模運算。步驟ll:取N路相關(guān)結(jié)果的最大比例峰值。步驟12:判斷最大比例峰值是否超過捕獲門限，若超過，多普勒誤差估計，進(jìn)入跟蹤環(huán)路，否則調(diào)整本地碼的碼偏位置，執(zhí)行步驟6。 步驟13:設(shè)置本地初始載波頻率和初始相位。 步驟14:分別產(chǎn)生早碼和晚碼兩路本地碼信號。步驟15:兩路本地碼信號與輸入信號在同一時鐘頻率控制下進(jìn)行相關(guān)運算。 步驟16:早碼、晚碼兩路偽碼跟蹤信號相關(guān)結(jié)果作加減運算后得到相位誤差 信號。14步驟17:相位誤差信號經(jīng)環(huán)路濾波后用于修正壓控時鐘的頻率控制字，使壓 控時鐘的輸出頻率按輸入頻率的動態(tài)變化，偏移本地碼。 步驟18:產(chǎn)生同相、正交兩路本地載波信號。步驟19:經(jīng)解擴后的信號進(jìn)入載波跟蹤環(huán)同本地載波I、 Q兩路進(jìn)行混頻處理。步驟20:混頻后的同相、正交兩路信號分別經(jīng)過低通濾波后進(jìn)行相關(guān)運算， 得到相位誤差信號。步驟21:相位誤差信號經(jīng)環(huán)路濾波后用于修正壓控振蕩器的頻率控制字，調(diào) 整本地載波頻率。步驟22:判斷載波頻率是否搜索結(jié)束，若搜索結(jié)束，則執(zhí)行步驟23,否則執(zhí) 行步驟17。步驟23:同相支路I輸出解調(diào)數(shù)據(jù)，跟蹤結(jié)束。
權(quán)利要求
1、基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分，包括總控終端、信號終端和接收機終端；軟件部分，包括總控仿真軟件、GPS衛(wèi)星信號仿真軟件和偽碼相關(guān)接收處理仿真軟件；其特征在于上述總控終端的通信接口通過網(wǎng)絡(luò)分別與信號終端和接收機終端的通信接口相連接，信號終端和接收機終端的通信接口相互連接；上述總控仿真軟件是仿真控制、管理整個仿真聯(lián)邦的運行，發(fā)送控制指令并完成狀態(tài)交互，仿真控制成員是整個仿真系統(tǒng)聯(lián)邦的重要成員之一，它管理整個仿真聯(lián)邦的運行，包括創(chuàng)建聯(lián)邦、撤銷聯(lián)邦、開始仿真、暫停仿真、繼續(xù)仿真以及顯示仿真時間等功能。在聯(lián)邦中，除了仿真控制成員之外，其它各個聯(lián)邦成員與仿真控制成員都有聯(lián)系，當(dāng)他們加入聯(lián)邦后，只有仿真控制成員發(fā)出啟動仿真命令，各個仿真成員才能運行；仿真控制初始化后，首先創(chuàng)建聯(lián)邦，然后設(shè)置時間管理策略、時間推進(jìn)機制和公布/訂購關(guān)系，等到其它各仿真成員都加入到聯(lián)邦后，開始執(zhí)行仿真控制交互，各成員開始仿真，隨著仿真時間的推進(jìn)，接收訂購的交互，并且可以通過界面調(diào)整相應(yīng)成員的狀態(tài)顯示；①創(chuàng)建聯(lián)邦聯(lián)邦是為聯(lián)邦成員間的交互而創(chuàng)建的一個虛擬世界，聯(lián)邦創(chuàng)建前，各聯(lián)邦成員可能已經(jīng)建立了構(gòu)建仿真實體的對象，但各聯(lián)邦成員的對象之間并沒有交互，而且這些對象均沒有在聯(lián)邦中注冊，仿真控制中創(chuàng)建聯(lián)邦就是創(chuàng)建聯(lián)邦仿真線程，并在線程中實現(xiàn)初始化聯(lián)邦名稱、仿真時間以及聯(lián)邦成員名稱；設(shè)置聯(lián)邦成員間的互操作服務(wù)，本系統(tǒng)中消息傳遞順序被設(shè)置為接受順序，時間約束類型被設(shè)置為既時間控制又時間受限；建立仿真循環(huán)，在聯(lián)邦未撤銷的情況下判斷仿真是否暫?；蚪Y(jié)束，并實現(xiàn)仿真系統(tǒng)以步進(jìn)的方式向前推進(jìn)，控制并顯示當(dāng)前的仿真時間；②運行仿真所有仿真成員加入聯(lián)邦后，仿真開始運行，仿真成員根據(jù)仿真模型參與聯(lián)邦交互，完成仿真功能；③暫停仿真仿真運行過程中，由于某種原因，需要暫時停止仿真運行，暫停仿真命令觸發(fā)后，仿真控制與管理成員向每個仿真成員發(fā)送一個交互實例，控制仿真成員暫停仿真，并設(shè)置仿真狀態(tài)參數(shù)；④停止仿真仿真任務(wù)完成后，必須結(jié)束仿真活動，停止仿真，各聯(lián)邦成員在仿真停止后，停止當(dāng)前的仿真活動，結(jié)束仿真循環(huán)，退出聯(lián)邦，仿真控制成員向所有的仿真成員發(fā)送一個交互實例，停止當(dāng)前所有的仿真活動，并將各仿真成員狀態(tài)指示設(shè)為初始狀態(tài)，即未加入聯(lián)邦狀態(tài)；⑤撤銷聯(lián)邦仿真運行停止后，聯(lián)邦仍存在，需撤銷聯(lián)邦，聯(lián)邦撤銷后各聯(lián)邦成員的實例被銷毀，聯(lián)邦成員間交互的虛擬世界不復(fù)存在，仿真控制成員跳出仿真循環(huán)，銷毀仿真線程。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于HLA/RTI的GPS通信測試系統(tǒng)，其特征在于 上述偽碼相關(guān)接收處理仿真軟件是將接收信道處理后的GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行相關(guān)接 收，包括①對接收信號進(jìn)行捕獲處理；②對接收信號進(jìn)行跟蹤處理。
全文摘要
基于HLA-RTI的GPS通信測試系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，總控終端的通信接口通過網(wǎng)絡(luò)分別與信號終端和接收機終端的通信接口相連接，信號終端和接收機終端的通信接口相互連接；總控仿真軟件是仿真控制、管理整個仿真聯(lián)邦的運行，發(fā)送控制指令并完成狀態(tài)交互。仿真控制成員是整個仿真系統(tǒng)聯(lián)邦的重要成員之一，它管理整個仿真聯(lián)邦的運行，包括創(chuàng)建聯(lián)邦、撤銷聯(lián)邦、開始仿真、暫停仿真、繼續(xù)仿真以及顯示仿真時間等功能。本發(fā)明設(shè)計科學(xué)、合理、富有創(chuàng)意，整體結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉，安裝簡便，操作簡單并智能化，性能穩(wěn)定、可靠，實用性較強，具有較好的發(fā)展前景。
文檔編號H04W24/00GK101583139SQ200910011859
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者馮永新, 芳 劉, 田明浩, 黃迎春 申請人:沈陽理工大學(xué)