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卫星导航民用信号时频域分析评估

赵芮  
【摘要】:全球定位系统已被深度应用于航空、海事、国防等诸多领域。中国的北斗三号系统截至目前已发射了54颗北斗卫星,即将发射北斗三号系统的最后一刻地球静止轨道卫星,并实现北斗三号系统的全球组网。由于卫星导航下行信号直接决定了导航系统的性能,因此有必要对其时域、频域指标进行有效地评估和分析,并形成完善的质量评估体系。一方面,国内外科研机构已针对全球定位系统的空间信号,结合接口控制文件等公开性能规范服务标准建立了完善的涵盖时域、频域的性能评估参数体系,而针对北斗三号卫星导航系统民用信号的时域、频域评估标准及分析方法尚处于公开论证阶段,仍需结合信号设计体制及地面用户实际测试的数据结果进行大量的评估及验证分析。另一方面,针对民用航空这一类对定位、测速性能要求极苛刻的用户,全球定位系统和北斗三号系统均须满足国际民航组织ICAO对其信号性能质量的要求,在研究信号时域、频域评估时,必须考虑到任何可能存在的信号失真所导致的潜在的服务降级,因为尽管由有效载荷异常等原因引起的信号失真是极罕见的,但一旦发生,即有可能造成对民航用户的重大安全威胁。基于以上背景,为了评估北斗系统和全球定位系统的民用信号的性能质量,课题进行了针对BEIDOU B1I和GPS L1 C/A两个频点的民用信号时、频域分析评估。在选取并建立民用信号评估指标体系的基础上,依次对捕获性能、跟踪性能、时域曲线、导航电文、功率谱等一系列民用信号时、频域指标分别进行分析或评估,此外还分析了可能引起民用信号失真的各类误差源,分析的结论是北斗系统的时频域性能指标可以充分满足实际应用的性能要求。鉴于对于北斗三号系统民用信号的时、频域评估及信号的失真分析,目前尚缺少系统的定性、定量研究成果。课题所研究的民用信号时频域评估分析对于实际应用有一定的参考价值。


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