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基于NS210-B的北斗卫星导航系统B1信号的研究

陈建卫  
【摘要】:北斗卫星导航系统,是我国拥有自主知识产权、独立研制和开发建设的新一代卫星导航定位系统,英文缩写为BDS。我国的BDS、美国的GPS和俄罗斯的GLONASS都是军民两用的卫星导航系统,而欧洲的Galileo系统主要用于民用,它们均受到世界各国的广泛关注,被称作当今世界的四大卫星导航系统。无论是在国民经济领域还是在军事领域,北斗卫星导航系统都将扮演十分重要的角色,体现出巨大的价值。在整个卫星系统中,相对空间段和地面控制段来讲,用户段在功能上有较好的可扩展性,在设计上有较高的灵活性。因此,越来越多的学者和专家把精力投入到对卫星接收机的研究中。 北斗系统的B1频段包含着民用信号的频段,因此,研究B1频段的信号对研究民用接收机有非常重要的意义。本文以MEO/IGSO卫星的B1频段信号为例,研究了接收机从接收到的卫星信号得出用户位置的过程。结合Matlab软件,着重介绍和分析了北斗卫星信号处理过程中的一些关键环节。首先分析和研究了三种典型的捕获方法。然后提出用4ms数据长度的并行码相位搜索来捕获卫星信号,这样做兼顾了捕获效率和捕获可靠性。本文根据北斗卫星D1导航电文自身的特点,探讨并完成了NH码的解码工作。在分析D1导航电文的详细编排后,深入研究了BCH纠错编码和在系统中的应用,发现其纠错能力仅为1bit。即长度为11比特的一组信息中,如果错误码元个数在两个或两个以上,本纠错方法无法实现纠错的功能。 最后,将NS210-B的中频采样信号通过上述数据处理方法,解算出了卫星的各个星历参数。经检验,各星历参数均在其正确的取值范围内,并且通过计算得出14号卫星离地面的距离约为21160km,这与MEO卫星轨道的高度21528km很接近,验证了本课题中原理与方法的正确性。又以基本的单点定位法为例,研究了北斗卫星导航系统的伪距定位过程。并提出了一种改进的单点定位法,只需要知道各卫星到接收机天线的相对伪距和卫星坐标,而不需要知道绝对伪距,就能计算出用户的位置。


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