导航信号生成互复用技术研究

随着GNSS(全球导航卫星系统)的发展,需要在一个频段上发射多路导航信号,以提高频谱利用率.多路信号的线性叠加其包络是非恒定的,在通过高功率放大器时会产生AM/PM失真,从而引入定位误差.为了使多路复用后的信号保持包络的恒定,伽利略和GPS系统分别提出了互复用和CASM恒包络处理方法,并已经应用在其试验卫星上.对互复用技术进行了分析研究,得出了信号功率效率与功率分配之间的关系,并给出了功率效率最大化的功率配置方式和功率效率的下限.研究对GNSS中多路信号复用的恒包络处理有重要的指导意义.     

多路导航信号恒包络处理技术

现代化的导航系统需要在一个频段发射多路导航信号以提高频谱利用率。直接组合的复合信号不是恒包络,在通过饱和状态功率放大器时会产生AM/PM失真,从而影响整个导航系统的定位精度。为了解决这个问题,需要增加互调分量,把信号处理成恒包络复合信号。文章在分析GPS和GALILEO系统导航信号恒包络处理方法的基础上,给出了我国导航卫星系统恒包络处理方法的建议。     

多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能研究

分析了多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能。主要分析了时延绝对值小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,给出了接收机伪码跟踪环和载波相位跟踪环的结构框图,并建立了两个跟踪环的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能。在数学模型分析的基础上对存在单路多径信号时伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真。     

第一颗伽利略卫星信号的分析与解码工作正在进行中

2005年12月28日,欧洲成功发射了第一颗伽利略试验型卫星(GIOVE-A)。2006年1月,该卫星已经开始传输导航信号。Septentrio卫星导航公司研制的一种接收机已捕获并跟踪到GIOVE-A的信号。目前,伽利略信号结构文档尚没有最后确定,因此,只有一些参与测试信号的公司才接收到了伪随机噪声(PRN)码以及跟踪GIOVE-A导航信号所必需的信号结构。其它一些对跟踪GIOVE-A以及后续伽利略卫星信号感兴趣的部门正在等待伽利略联合执行体接口控制文件的公布。康奈尔大学全球导航卫星系统(GNSS)研究集团一直热衷于研究伽利略系统的信号,并研发适用于…     

一种深空再生复合伪码测距信号的自适应捕获跟踪技术

再生复合伪码非常适合于深空测距。分析了复合伪码的相关特性和典型伪码跟踪环的结构,提出了一种通过相位误差过零检测进行码环带宽自适应调整的算法,进而实现测距信号的自适应捕获和跟踪。仿真结果表明算法能使环路的相位误差方差减小6～ 7倍。
     

扩频码和数据速率选择对导航系统兼容性的影响

针对导航系统干扰计算以导航信号码片功率谱代替导航信号功率谱分析导航系统干扰大小,文章分析了数据速率、码速率和码长对导航信号功率谱的影响,提出了数据速率大于或等于码速率除码长时,可用码片功率谱代替信号功率谱：同时以CA码为例分析了真实码与替代码对系统内的干扰偏差。     

长椭圆球波函数在卫星导航中的应用研究

卫星导航信号的码片波形是影响系统跟踪精度和抗多径干扰性能的重要因素。首次提出将时域上集中分布同时在频域上能量聚集性最佳的长椭球波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)作为导航信号码片波形,并对比分析了相同码速率和带宽限制下的PSWF码片波形和二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制码片波形的跟踪和抗多径性能。结果表明:在合适的带宽范围内,PSWF码片波形具有和带限BOC调制码片波形结构相似的相关函数和功率谱密度;PSWF码片波形在跟踪精度和抗多径干扰方面整体上优于带限BOC调制码片波形。综合分析,PSWF码片波形具备较好的导航性能,可作为我国卫星导航信号波形设计的一种新选择。     

导航卫星多数表决恒包络技术研究

为了提高频带的利用率,现代卫星导航系统往往在一个信道内发送多路信号.直接的线性组合信号不是恒包络的信号,在通过功率放大器时会产生失真,影响信号的性能.为解决这一问题,引入了恒包络生成技术.多数表决算法是针对二进制信号的一种恒包络算法,目前已经成功应用于深空通信中的信号处理;其恒包络特性允许信号通过效率较高的C类功率放大...     

GPS扩频接收机中窄相关技术抗多径性能研究

在GPS差分扩频接收机的导航伪距测量中,多径误差是主要误差源.通过分析多径干扰对伪距测量的影响,提出用窄相关技术来减小多径误差,并分析了窄相关技术对信道带宽及码环带宽的要求.最后通过仿真验证了窄相关技术抗多径干扰性能及其实现条件,同时验证了多径误差与相关间隔的关系以及窄相关技术对载波跟踪误差的改善能力.     

一种基于BOC信号双重估计技术的抗多径方法

双重估计技术DET采用延时锁定环DLL和副载波跟踪环SLL分别对BOC信号的伪码分量和副载波分量进行跟踪,具有良好的无模糊跟踪特性。但是,多径信号可以通过SLL环路和DLL环路影响BOC信号的跟踪精度。提出一种针对BOC信号双重估计技术的抗多径方法,通过采用阶状码波形设计DET双环交互互相关函数来提升DET的多径抑制能力,并通过在DLL中采用设计灵活、抗多径性能优越的CCRW多径抑制技术来减弱多径信号对DET跟踪精度的间接影响。方法不仅可以直接减弱DLL环路中多径信号的影响,还可以通过改变本地伪码信号的构成抑制多径信号的干扰。仿真验证结果表明,方法相比常规DET能有效减小多径误差包络面积。     

GNSS导航信号体制兼容性分析

导航信号体制设计是卫星导航系统设计的重要方面。文中结合Compass、GPS和Galileo系统信号体制设计,分析了Compass系统拟采用的调制方式性能及与其他卫星导航系统的兼容性能,仿真了最坏接收情况下的Galileo系统的授权信号增强对Compass系统部分信号的性能影响。     

卫星信号缺失情况下GPS/SINS组合导航系统研究

针对GPS/SINS组合导航在复杂环境中出现的卫星信号不全情况,在分析SINS误差模型的基础上建立了组合导航的松组合和紧组合模型,采用无迹卡尔曼滤波对两种组合模式进行仿真实验.仿真结果显示,在卫星信号正常情况下,紧组合的导航精度高于松组合;在卫星信号缺失时,松组合转变为单纯的惯性导航,导航误差随时间积累,紧组合虽然误差增大,但在一定时间内仍能提供精确导航信息,提高了GPS/SINS组合导航适应复杂环境的能力.     

MBOC数字中频调制的FPGA实现

MBOC（6，1，1／11）调制是Compass系统与GPS和Galileo系统互操作的信号调制方式。文章采用FPGA实现了MBOC的数字中频调制，通过将FPGA实现的数据与Matlab仿真数据做比对，分析了由于量化带来的信号波形的幅度、功率谱密度和自相关函数等方面的误差。结果表明，采用14位量化时带来的误差很小，可以满足导航信号的设计要求。     

Design concept of Quasi Zenith Satellite System

The Quasi Zenith Satellite System, a Japanese satellite navigation system, is under development. The system broadcasts GPS-interoperable and augmentation signals as well as original Japanese signals from an inclined, elliptical geosynchronous orbit. Using this system, users around Japan and Oceania can use seamless positioning, navigation, and timing services, even in urban canyons and mountainous areas. A government policy supports the project to promote the use of geographical spatial information linked to satellite-based navigation for a wealthy and secure life in accordance with the rapid increase of satellite navigation users nationwide. To support that policy, JAXA is in charge of developing the first stage of QZSS in collaboration with related ministries and national institutes. Attention is devoted to making the system reliable and economical using legacy Japanese GEO satellite system technologies, not only satellite technology, but also ground systems and operations technologies.     

基于北斗Ka星间链路的地面用户导航方法

针对导航系统L频段信号易受到有意或无意的干扰和欺骗，而导致地面区域性导航服务性能下降甚至失效的问题，提出了一种利用北斗Ka星间链路信号为地面用户提供导航服务的方法。首先，对该方法的可行性进行了研究，并给出了星间链路时分体制下的用户测距模型;然后，提出了基于时钟模型和惯导信息的测距值历元归算方法，并推导了基于北斗星间链路测距值的地面用户实时定位算法;最后，通过数值仿真分析了不同因素对算法性能的影响。仿真结果表明，该方法定位精度可达2.0 m以内，能够在一定程度上弥补L频段导航信号区域性失效带来的缺失。     

基于TDDM的BOC调制信号伪码同步算法的研究

BOC调制技术以其独有的裂谱特性在实现信号频段共用的基础上,不断推动着卫星导航技术的发展。然而,新的TDDM机理的应用对实现BOC调制信号伪码高效同步提出了挑战。为此,在深入研究BOC信号同步的基础上,提出了一种新的基于成功捕获比例峰值判决门限和待调整峰比约束门限的TDDM伪码同步捕获判决方法,建立了基于TDDM的BOC调制信号捕获与跟踪的伪码同步算法。进一步,通过仿真实验,验证了新的伪码同步算法的合理和有效性。     

基于高轨导航接收机的自动化地面测试系统

高轨卫星导航接收机是实现高轨航天器自主定轨的核心设备。为在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分高效的验证，亟需设计基于高轨卫星导航接收机的地面测试系统。设计了一种基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统，主要创新点如下：第一，本系统可对高轨卫星导航接收机实际在轨状态下接收到的导航星座信号进行仿真；第二，具有模拟包含北斗三号等多导航卫星星座信号的功能；第三，本系统充分考虑自动化、通用化与一体化设计。提出的基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统能够在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分验证，并充分考虑测试实施，从自动化、通用化、一体化方面提升测试效率，减少人为操作失误导致的质量问题，解决人工判读带来的误判漏判问题。     

一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统

本文针对全球导航卫星系统(GNSS)接收机低信噪比环境下的快速定位需求，在充分分析扩频信号相干积分关键影响要素的基础上，设计了一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统。针对空间段信号发射机低相噪信号生成技术所需的参考源、时钟树给出了详细设计及指标分析，通过发射信号误差向量幅度EVM对比测试，所设计的发射信号(EVM)指标可控制在优于1.19%。针对系统服务能力进行了星地一体化性能测试，实验结果表明，该系统可有效实现终端在灵敏度提升12 dB前提下有效定位且辅助定位时间优于3.5分钟。