随着无人机技术的普及，其导航系统正面临着越来越复杂的电磁环境威胁。传统的GNSS模拟器往往难以兼顾高精度仿真与灵活的攻击场景复现，导致设备在遭遇真实干扰或欺骗信号时，其抗干扰能力和导航安全性难以得到有效评估。为了解决这一痛点，珞光电子推出了基于Skydel GNSS模拟引擎与USRP-LW X310软件无线电平台的GNSS模拟方案。

图1 总体架构

本方案构建了一个针对无人机导航系统的GNSS信号模拟平台，支持高精度信号生成、干扰和诱骗攻击测试，可有效评估无人机在复杂电磁环境下的抗干扰性能和导航安全性。Skydel负责高动态、多星座的信号建模与场景仿真，USRP-LW X310 则作为前端发射平台，将生成的干扰和伪卫星信号实时输出。二者软硬协同，实现了从简单干扰压制到复杂轨迹诱骗的全方位攻击测试，为无人机导航系统的极限性能评估提供了理想的实验室环境。

图2 使用USRP-LW X310实现全星座全频点GNSS信号输出

(1)  Skydel GNSS模拟引擎

Skydel采用创新的软件定义架构（SDA），将硬件资源抽象化，充分利用PC端CPU与NVIDIA GPU的强大算力，完成复杂的星座、频率与轨迹信息处理及IQ信号生成。作为行业领先的GNSS模拟引擎，Skydel具备以下核心优势：

--全星座全频段支持：以1000 Hz的迭代率，同时模拟GPS、GLONASS、伽利略、北斗、QZSS、NavIC等多个系统的信号，涵盖所有工作频点，满足多系统融合测试需求。

--高动态与自定义场景：支持用户创建复杂的仿真场景，可自定义卫星星座和频点，甚至修改卫星轨道参数，完美适配六自由度（6DOF）的飞行轨迹。

--易用性与可扩展性：提供直观的现代化界面及易于使用的API，用户无需深入底层编程即可快速上手。基于软件的架构使系统可根据预算灵活扩展，并能快速适配未来的新信号体制。

图3 Skydel GNSS模拟引擎

(2)  珞光电子USRP-LW X310软件无线电平台

作为专业的无线电设备制造商，珞光电子提供的USRP-LW X310是一款高性能的软件无线电平台。它具备高带宽、高动态范围的射频前端，结合FPGA的实时处理能力，能够精准地将Skydel生成的IQ数据转换为真实的GNSS射频信号并发射出去。这种基于SDR的实现方式赋予了系统无与伦比的可扩展性和灵活性，无论是改变信号频点、调整发射功率还是切换攻击模式，均可通过软件快速定义，无需更换硬件。

图4 珞光电子USRP-LW X310软件无线电平台

Skydel与USRP的深度协同，能够复现多种复杂的导航攻击场景：

本方案主要适用于以下研究和测试领域：

--定位导航功能性能测试：验证无人机在研发、生产过程中定位导航功能的可靠性、准确性等。

--抗干扰性能评估：测试无人机在各类压制式干扰和欺骗攻击下的定位与导航鲁棒性。

--防护技术研究：为研究欺骗干扰检测、抗多路径算法等防护技术提供可控、可重复的信号测试环境。

--失效模拟与验证：在各类实验中，精确模拟真实GNSS信号失效或受干扰的情况，验证无人机系统的应急响应机制。

（1）使用一个USRP

在使用一个USRP的情况下，允许仿真单个场景，实现单频双频GNSS信号输出。

图5 使用一个USRP

注意：

使用USRP时，需要Skydel所在的计算机具有10GbE网卡，并使用10 GbE SFP光缆与SDR端口1连接。

一个Skydel实例只能与一个USRP通信，两个Skydel实例无法与一个USRP同时通信。

（2）使用多个USRP

在使用多个USRP的情况下，允许仿真复数个场景，实现单频双频GNSS信号输出或仿真一个场景， 实现三频GNSS信号输出。

图6 使用多个USRP

与之前相同，使用USRP时，需要Skydel所在的计算机具有10GbE网卡，并使用10 GbE SFP光缆与SDR端口1连接。

为了执行准确的GNSS模拟，SDR需要精确的参考时钟，每个SDR都需要共享相同的10MHz参考时钟并具有共同的每秒脉冲(PPS)信号才能同步。

注意：

需要注意的是，USRP本身具有80dB的增益，因此在使用线缆连接GNSS接收机时，一定要使用足够的衰减与隔直器以确保两端设备的安全使用。