Khi triển khai khối xử lý tín hiệu trong máy thu GPS phần mềm thì cần phải có dữ liệu để kiểm tra chức năng của chúng. Mục tiêu cuối cùng là có được máy thu GPS làm việc được trong thời gian thực với dữ liệu nhận được từ anten GPS thông qua một tiếp đầu RF và một bộ ADC. Tuy nhiên để phát triển thuật toán xử lý tín hiệu, chúng ta không cần để ý tới dữ liệu lấy mẫu thực vì lý do không thểđiều khiển
được tín hiệu thực, cũng không thể biết tất cả các đặc tính của tín hiệu thực. Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng dữ liệu mô phỏng. Đây là điều cần thiết để triển khai một bộ mô phỏng tín hiệu GPS.
Một bộ mô phỏng tín hiệu GPS L1 bao gồm các tham số chung sau đây, liên quan tới chuyển đổi xuống và lấy mẫu tín hiệu:
• Trung tần (IF - Intermediate Frequency): là tần số tham chiếu để xét dịch tần Doppler của các tín hiệu vệ tinh.
• Tần số lấy mẫu (Sampling Frequency): được dùng để lấy mẫu tín hiệu.
Khi thiết lập các tham số này có thể kiểm tra thuật toán cho dữ liệu mô phỏng với các đặc tính tương tự như dữ liệu lấy mẫu từ một anten GPS thông qua tiếp đầu RF.
Dưới đây chúng ta sẽ liệt kê các đặc tính của tín hiệu GPS từ một vệ tinh:
• PRN: số hiệu mã nhiễu giả ngẫu nhiên tương ứng với vệ tinh.
• Doppler: độ lệch tần số từ IF. Tần số Doppler liên quan trực tiếp tới đường truyền thẳng từ vệ tinh tới máy thu.
• Pha mã: là sự căn chỉnh thời gian cho mã PRN trong dữ liệu nhận được.
• Mã P (Y): được điều chế trên sóng mang trong thành phần vuông pha trong khi mã C/A được biểu diễn trong thành phần đồng pha.
• Các bit dữ liệu: được điều chế pha trên sóng mang với tần số 50 Hz.
• Cường độ tín hiệu: vì đường truyền tín hiệu từ vệ tinh tới máy thu dài và máy phát trên vệ tinh có công suất thấp nên tín hiệu nhận được có cường độ rất yếu. Hơn nữa có một đặc tính của tín hiệu GPS là chỉ số SNR, là tỉ số giữa tín hiệu và nhiễu tạo từđường truyền tín hiệu.
Đối với mỗi vệ tinh phải xác định được PRN, Doppler và pha mã. Mã P(Y) không thích hợp cho thuật toán dò sóng và theo dõi. Thành phần này được đơn giản hóa trong bộ mô phỏng. Mã P (Y) được mô phỏng giống như tín hiệu số với các mức -1 và 1 và tốc độ mã là 10.23 MHz. Hầu hết các trường hợp dữ liệu định vị
cũng được mô phỏng như tín hiệu số với các mức -1 và 1 với tốc độ dữ liệu định vị
là 50 Hz. Vì vậy mỗi bit được phát trong 20 ms. Một chuỗi dữ liệu định vị thực có thểđược thực hiện với bộ mô phỏng.
- Dễ dàng thay đổi các tham số.
- Dễ dàng lưu dữ liệu mô phỏng trong một file có thểđọc trong Matlab.
Simulink có một giao diện người sử dụng rất trực quan kết hợp với nhiều tính năng của nó. Một tính năng quan trọng là Simulink làm việc hoàn hảo với các M- file thông thường. Triển khai Simulink là một thiết kế hai mức. Mức cao là mức mà các vệ tinh kết hợp với nhau để tạo tín hiệu cuối cùng. Đây cũng là mức mà file dữ
liệu – nơi lưu trữ dữ liệu được xác định. Mức thấp triển khai cho mỗi vệ tinh, đây là mức mà tín hiệu từ mỗi vệ tinh được tạo ra. Chúng ta sẽđi cụ thể vào hai mức này.
5.1.2.1. Triển khai mức thấpCác tín hiệu GPS gồm 5 thành phần sau: