卫星导航信号性能分析及测试方法研究

NTSC-IR > 导航与通信研究室

	卫星导航信号性能分析及测试方法研究
其他题名	Research on Analysis and Testing Methods of Satellite Navigation Signal Performance
	王瑾
导师	吴海涛卢晓春
	2014-05
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	天体测量与天体力学
关键词	导航信号性能分析信号测试指标体系地面检测
摘要	卫星导航信号是卫星导航系统中的重要组成部分之一，对卫星导航系统的性能有着巨大影响，作为系统中协调卫星、地面运控以及用户之间的纽带，关系到整个系统定位、测速和授时等基本功能及码跟踪性能、抗多径性能、抗干扰性能、兼容性与互操作等关键的性能和指标。在地面上精确、完备的分析和测试导航信号的性能，关系到卫星导航系统的是否能够正常运行，是否能为用户提供可靠的服务，对导航信号产生载荷性能在上星前进行分析和测试是卫星导航系统建设的迫切要求。本论文致力于研究卫星导航信号性能精细的分析和完备的测试理论及方法，旨在提出卫星导航信号产生载荷的性能分析和指标测试方法。（1）全面研究了GNSS信号的构成要素和产生机理，作为卫星导航信号性能分析和测试的理论基础。分析了GPS、Galileo和北斗系统信号体制的概况以及其导航信号的表征方式，深入研究了GPS、Galileo和北斗导航信号的载波、测距码如C/A码、P码、weil码、分层码等的产生原理和导航电文的结构、内容，以及各导航信号的产生机理，并分析总结了目前卫星导航信号载波、测距码和导航电文的特点，可作为卫星导航信号性能分析的理论基础。（2）根据BOC及其衍生信号的特点，研究了各种解决BOC信号多峰特性的检测算法,并对算法的实现过程和结果进行了分析和比较。详细推导和研究卫星导航BOC调制信号及其衍生信号MBOC、AltBOC的时域特征和频域特征，并对其自相关函数和功率谱密度进行了仿真，比较得出了BOC及其衍生调制信号的特点。在理解BOC类调制信号特征的基础上，针对BOC信号谱分裂特性带来的的多峰模糊性，研究了各种解决BOC信号多峰特性的检测算法，包括BPSK-like、副载波相位对消法以及自相关边峰对消算法，对算法的实现过程和结果进行了全面的分析比较，为接下来的信号的性能分析和信号的测试提供支撑。（3）从理论上完整地分析了导航信号码跟踪性能和抗多径性能，为检验导航信号产生载荷的性能提供算法模型。分析了载波、测距码、调制方式和导航电文对卫星导航信号性能的影响。研究了对导航信号码跟踪性能有重要影响的功率谱密度的分析方法，对周期图法、AR模型法以及Welch法进行了比较，给出了使用Welch法分析功率谱密度的准则。研究了通过均方根带宽分析导航信号码跟踪性能的方法，并给出了二者的关系。根据betz经典理论，推导了码跟踪精度性能和抗多径性能的分析方法，通过仿真验证深入比较了相关器、接收前端带宽、接收环路带宽、不同积分时间对码跟踪精度和不同调制方式抗多径性能的影响，可以为有效载荷信号性能分析设计提供依据，为地面检测系统的搭建提供算法模型。（4）建立了卫星导航信号性能测试指标体系，提出了一套导航信号测试理论和方法。建立了卫星导航信号测试指标体系，针对该体系提出了一套完备的导航信号测试方法，研究了信号功率、信号频率、相位噪声、杂散抑制等载波的特性，以及I/Q相位正交性、相关损耗、码与载波一致性、码间干扰等指标的测试方法，针对相位噪声测试方法、相关损耗和码与载波一致性测试方法进行了详细分析，给出了一种归算相位抖动的相位噪声测试方法，分析了基于示波器、基于数据采集和基于监测接收机的码与载波一致性测试方法及其使用条件。提出了一种基于循环谱滑动相关的测距码参数估计和测算方法，并进行了仿真验证。（5）通过在地面测试星上导航信号产生载荷的性能，验证了测试方法的正确性，并提出了有效载荷地面检测的方案。提出了有效载荷地面检测系统的方案，包括其硬件组成和软件设计内容。根据该方案搭建了测试平台，运用前文提到的测试方法对导航信号产生载荷信号体制、载波特性、相关特性、工作模式、输出功率、杂散抑制、相位噪声、码与载波一致性等关键指标进行了测试，验证了测试方法的有效性
部门归属	导航与通信研究室
页数	119
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.72.145.45/handle/361003/7282
专题	导航与通信研究室
推荐引用方式 GB/T 7714	王瑾. 卫星导航信号性能分析及测试方法研究[D]. 中国科学院大学,2014.

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