收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

GNSS信号调制方式及频率兼容性研究

冉一航  
【摘要】:全球卫星导航系统的发展越来越迅速,GPS系统已经建成并投入使用,GLONASS和Galileo系统正在不断完善和优化。为提高卫星导航定位的自主性,中国启动了Compass系统的建设,日本和印度也已经启动了各自的卫星导航系统。导航信号作为卫星导航系统的灵魂在决定系统性能方面起着十分关键的作用。 扩频码的码片脉冲成形(国外文献也称为调制)会影响信号的码跟踪性能,最终影响测距精度。卫星导航系统目前采用的正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK)或二相移相键控(Binary Phase Shift Keying, BPSK)调制对扩频码的码片脉冲形状没有影响。最小频移键控(Minimum Shift Keying, MSK)调制与QPSK调制的传输效率相当,但在相同的信道条件下MSK调制会改变扩频码的码片脉冲形状。同时,MSK调制信号的恒包络特性使其受星上高功率放大器(High Power Amplifier, HPA)非线性的影响比QPSK调制信号更小。因此本文将通过评估MSK调制对卫星导航信号码跟踪性能的影响,以及对比MSK和QPSK调制信号受非线性的影响来研究卫星导航系统采用MSK调制的可行性。 另一方面,由于卫星导航系统的增加和频率资源的有限,各主要卫星导航系统共用频段所带来的兼容性问题一直是国际频率协调的重点。作为我国正在全力建设的卫星导航系统,Compass系统与世界其他卫星导航系统的兼容对于Compass系统未来的发展十分重要。 针对这两个问题,本论文的主要研究内容和贡献如下: 1.建立了MSK-BOC (Minimum Shift Keying-Binary Offset Carrier)信号的时域模型和功率谱密度模型;以卫星导航系统L频段信号为例,分析了MSK调制对卫星导航信号自相关函数和功率谱密度的影响。结果表明:MSK调制信号比R和BOC调制信号的功率谱密度主瓣的高频成分更多,旁瓣能量更小,因此MSK调制信号的带外抑制效果更好;前端带宽的变化对MSK调制信号自相关函数的影响小于对R和BOC调制信号的影响;当接收机前端带宽接近MSK调制信号功率谱密度主瓣的过零点带宽时,MSK调制信号的自相关函数在0点附近的斜率大于R和BOC调制信号。 2.分析了不同相关器间隔、载噪比和前端带宽下MSK调制对卫星导航信号码跟踪误差和多径误差包络的影响;分析了不同前端带宽下MSK调制对卫星导航信号Gabor带宽的影响。分析表明:当接收机前端带宽接近MSK调制信号功率谱密度主瓣的过零点带宽时,MSK调制信号的Gabor带宽大于R和BOC调制信号;MSK调制信号在相关器间隔相对较宽或前端带宽接近其信号功率谱密度主瓣的过零点带宽时的码跟踪误差和多径误差包络均小于R和BOC调制信号。分析结果从码跟踪性能的角度为卫星导航系统L频段采用MSK调制的可行性提供了理论支撑。 3.评估了MSK调制信号受HPA非线性的影响。对比分析了MSK和QPSK调制信号的时域波形;在包含HPA的非线性信道模型基础上,对比评估了不同前端带宽下卫星导航信号分别采用MSK和QPSK调制时通过HPA后的相关损耗、功率损耗和码跟踪误差。分析表明:QPSK调制信号的时域波形相位变化不连续,这些信号带限后会出现包络陷落;MSK调制信号的时域波形相位连续变化,包络恒定,克服了QPSK调制信号时域波形的缺点;当接收机前端带宽接近或大于MSK调制信号功率谱密度主瓣的过零点带宽时,MSK调制信号的相关损耗、功率损耗和码跟踪误差均小于QPSK调制信号。分析结果从非线性角度说明卫星导航系统L频段采用MSK调制的可行性。 4.以最新公布的Compass信号体制和Galileo ICD (Signal In Space Interface Control Document)文档为依据,分析了Compass信号与GPS和Galileo信号的兼容性;研究了Compass、GPS和Galileo系统对卫星导航频段的占用情况;在考虑信号相对位置的前提下,计算分析了Compass、GPS和Galileo信号间的谱分离系数(Spectral Separation Coefficient, SSC);在考虑系统星座、卫星运行周期、多普勒频偏、卫星天线增益、接收机前端带宽等因素的基础上,仿真分析了Compass信号与GPS和Galileo信号间干扰的最坏情况。分析结论可以为Compass系统与世界其他卫星导航系统的频率协调提供技术支撑。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱云龙;杨东凯;柳重堪;张其善;;GNSS信号处理算法测试平台的设计与实现[J];无线电工程;2007年09期
2 ;送走GPS的十年,迎来GNSS的十年[J];全球定位系统;2000年01期
3 牛飞;高为广;李春霞;;基于GNSS的空管应用仿真及性能评估[J];全球定位系统;2007年05期
4 刘丽丽;王可东;;卫星信号模拟器研究现状及发展趋势[J];全球定位系统;2010年03期
5 马芮;董景新;;GNSS/MIMU组合导航技术综述[J];飞航导弹;2007年04期
6 曾庆化;刘建业;胡倩倩;杨迪;;北斗系统及GNSS多星座组合导航性能研究[J];全球定位系统;2011年01期
7 周其焕;卫星导航在世纪之交的进展及其策略观点[J];全球定位系统;1999年Z1期
8 赵静,曹冲;中国GNSS应用产业现状和市场发展前景[J];全球定位系统;2003年03期
9 李少华;全球卫星导航定位系统发展现状与动态[J];电脑开发与应用;1997年03期
10 邓皓;不受控于美国的全球导航卫星系统——GNSS[J];电信技术;1999年10期
11 王海军;魏冲;祝益芳;;北斗卫星导航系统的发展与思考[J];信息与电脑(理论版);2010年08期
12 巴晓辉;刘海洋;郑睿;陈杰;;一种有效的GNSS接收机载噪比估计方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年04期
13 ;GNSS-200型GPS/GLONASS接收机性能简介[J];导弹与航天运载技术;1997年01期
14 曹冲;新千年,新世纪,新一代,新前景——谈GNSS[J];全球定位系统;2001年01期
15 赵晓林;周柏贾;;基于GNSS技术的地震应急系统和救援装备建设[J];中国科技资源导刊;2010年02期
16 唐斌;刘富;张益青;;GNSS接收机发展趋势与研究思路分析[J];数字通信世界;2011年S1期
17 许卫东,马文平,王新梅;GALILEO频率结构和信号设计的分析[J];通信技术;2002年12期
18 ;GPS术语及定义[J];信息技术与标准化;2003年05期
19 曹云昌;陈永奇;李炳华;方宗义;;导航卫星信号湿延迟参数化模型和数值模式的比较[J];全球定位系统;2005年05期
20 武军郦;周建军;;构建GNSS连续运行站网 实现测绘基准现代化[J];测绘通报;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王垚;蔚保国;罗显志;王珏;;GNSS兼容性若干理论研究与仿真分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
2 胡晓;高伟;李本玉;;GNSS卫星导航系统关键技术的研究与思考[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 李敏;施闯;赵齐乐;刘经南;;多模GNSS融合精密定轨[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 ;Analysis of GNSS IDM situation and its revelation to us[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
5 李作虎;郝金明;李建文;赵齐乐;陈明剑;;GNSS空间信号误差用户最坏点位置算法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 ;Comparison of Short-term Stability Estimation Methods of GNSS On-board Clock[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S04原子钟技术与时频系统[C];2012年
7 唐斌;何海波;;GNSS系统环境段与用户段UERE误差分析方法研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S02卫星导航信号体制及兼容与互操作[C];2012年
8 张志新;蔚保国;邢兆栋;;GNSS信号自适应多径抑制算法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 ;Multi-GNSS System Time Offset Determination and Its Effect on Positioning Performance[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
10 韩瑞;孙超;冯福伟;;气压计辅助的GNSS/MEMS IMU系统抗多径自适应滤波[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冉一航;GNSS信号调制方式及频率兼容性研究[D];华中科技大学;2011年
2 刘卫;GNSS兼容与互操作总体技术研究[D];上海交通大学;2011年
3 李作虎;卫星导航系统性能监测及评估方法研究[D];解放军信息工程大学;2012年
4 张欣;GNSS实时矢量跟踪技术研究[D];上海交通大学;2013年
5 李敏;多模GNSS融合精密定轨理论及其应用研究[D];武汉大学;2011年
6 韩帅;GNSS系统弱信号捕获方法研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 何在民;卫星导航信号码跟踪精度研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2012年
8 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
9 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年
10 吴学睿;GNSS-R陆面遥感散射特性研究[D];大连海事大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鞠冰;非线性滤波理论及其在GNSS多径误差抑制中的应用[D];国防科学技术大学;2011年
2 吴超;全球卫星导航系统兼容性与互操作性研究[D];电子科技大学;2012年
3 刘维嘉;基于GNSS的农用车辆自主运行研究[D];西北农林科技大学;2012年
4 陈守强;GNSS信号的快速接收算法研究及其FPGA实现[D];南京航空航天大学;2010年
5 刘哲;卫星导航系统中抗多径算法性能分析与优化[D];国防科学技术大学;2011年
6 李慧;GNSS中频信号仿真及弱信号接收算法研究[D];南京理工大学;2013年
7 万青;现代化GNSS数据/导频信号联合捕获算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 刘明明;支持区域导航的GNSS性能分析[D];南京航空航天大学;2011年
9 冯远远;IRS/GNSS导航综合性能评估技术[D];南京航空航天大学;2010年
10 腾小霁;GNSS-R海洋反射接收机信号跟踪模块设计[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 罗铮;欧洲GALILEO:儿时风光少年愁[N];解放军报;2009年
2 陶渝;重庆建成国土资源GNSS网络信息系统[N];中国测绘报;2011年
3 新兴;爱克发推出Galileo S高速电脑直接制版系统[N];中国包装报;2000年
4 通讯员 张峰;宝鸡市局加强GNSS参考站网建设[N];中国气象报;2010年
5 记者 裴蕾;测绘气象共建GNSS基准站[N];四川日报;2010年
6 记者 张敏霞 通讯员 王存林;陆态网沱沱河GNSS基准站建成并试运行[N];格尔木日报;2011年
7 记者 万勇治;青海海东地区GNSS连续运行参考站建成试运行[N];中国测绘报;2011年
8 通讯员 彭祥荣;“陆态网”民勤GNSS基准站投入试运行[N];中国气象报;2010年
9 记者 葛进;日举行卫星导航系统研讨会[N];科技日报;2011年
10 驻站记者 李云飞 通讯员 田鹏程;中国大陆构造环境监测网络阿鲁科尔沁GNSS基准站投入试运行[N];赤峰日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978