Galileo卫星导航系统中频信号仿真技术研究

发布时间：2017-07-15 12:14

  本文关键词：Galileo卫星导航系统中频信号仿真技术研究

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【摘要】：随着卫星导航系统应用的日益广泛,导航卫星信号的研究逐渐成为一个热点。导航卫星信号的仿真能够模拟各种真实环境下的卫星信号,在接收机各种性能的测试中发挥着至关重要的作用,能够减少接收机的研发成本,提高其研发效率。在此背景下,本文对Galileo卫星导航系统中频信号的仿真进行研究,推导Galileo卫星中频信号的数学模型,提出中频信号仿真的总体构架,建立其信息层面和信号层面仿真中的各个模型,对其进行仿真实现后生成Galileo卫星中频信号,并验证仿真信号的正确性。本文以Galileo卫星导航系统中频信号仿真技术为研究对象,对真实环境下的中频信号进行仿真实现。首先,详细推导Galileo卫星中频信号的数学模型,包括卫星发射信号的数学模型、接收机接收信号的数学模型和接收机射频前端处理的数学模型,提出中频信号仿真的总体构架,包括信息层面和信号层面的仿真,然后分别对信息层面和信号层面中的各个模型进行仿真研究。在信息层面的仿真中,对卫星钟差、电离层延迟和对流层延迟等对伪距观测精度影响较大的误差模型和卫星位置、速度和加速度模型进行推导,在详细研究Galileo导航电文模型和观测量模型的基础上,对信息层面模型进行仿真实现,得到导航电文数据和观测量数据,并进行验证分析。在信号层面的仿真中,着重分析扩频调制、副载波调制和载波调制的原理,并对伪码生成和信号调制模型进行仿真实现,初步得到Galileo卫星中频信号,然后在分析噪声生成、采样和量化基本原理的基础上,对其模型进行仿真实现,为中频信号添加噪声并进行采样和量化处理,通过对比不同强度的噪声、不同的采样率和不同的量化位数对信号的影响,确定本文在信号仿真过程中所采用的噪声强度、采样率和量化位数,至此即得到仿真的Galileo卫星数字中频信号,通过对其时域和频域波形图的分析初步验证仿真的信号是正确的。最后,通过软件接收机对仿真的中频信号进行捕获、跟踪和定位解算处理,将处理得到的数据与信息层面仿真生成的导航电文数据和观测量数据进行比较后,进一步证明仿真生成的Galileo卫星中频信号是正确的。
【关键词】：Galileo 中频信号 仿真 信息层面 信号层面
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 本文研究的背景及意义12-13
• 1.3 卫星信号仿真的研究及发展状况13-15
• 1.4 本文主要内容与章节安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 Galileo卫星导航系统17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 Galileo系统概况和构成17-20
• 2.3 Galileo系统服务20-21
• 2.4 Galileo卫星信号21-28
• 2.4.1 Galileo信号概况22-25
• 2.4.2 Galileo E1信号25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 Galileo中频信号模型与仿真构架29-37
• 3.1 引言29
• 3.2 Galileo中频信号数学模型29-33
• 3.2.1 卫星发射信号数学模型30
• 3.2.2 接收机接收信号数学模型30-31
• 3.2.3 接收机射频前端处理数学模型31-33
• 3.3 Galileo中频信号仿真总体构架33-36
• 3.3.1 Galileo中频信号信息层面仿真模型34-35
• 3.3.2 Galileo中频信号信号层面仿真模型35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 Galileo中频信号信息层面仿真技术研究37-63
• 4.1 引言37
• 4.2 误差模型37-42
• 4.2.1 卫星时钟误差模型37-38
• 4.2.2 电离层误差模型38-40
• 4.2.3 对流层误差模型40-42
• 4.3 卫星位置、速度、加速度模型42-48
• 4.3.1 卫星位置模型43-46
• 4.3.2 卫星速度模型46-47
• 4.3.3 卫星加速度模型47-48
• 4.4 导航电文模型48-55
• 4.4.1 导航电文的结构48-50
• 4.4.2 导航电文的主要内容50-52
• 4.4.3 导航电文模型仿真流程52-54
• 4.4.4 导航电文模型仿真分析54-55
• 4.5 观测量模型55-60
• 4.5.1 伪距率仿真模型55-56
• 4.5.2 伪距仿真模型56
• 4.5.3 信号功率仿真模型56-58
• 4.5.4 观测量模型仿真流程58-59
• 4.5.5 观测量模型仿真分析59-60
• 4.6 中频信号信息层面模型仿真验证分析60-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第5章 Galileo中频信号信号层面仿真技术研究63-111
• 5.1 引言63
• 5.2 中频信号调制技术仿真研究63-91
• 5.2.1 扩频通信系统简介63-64
• 5.2.2 扩频调制原理64-66
• 5.2.3 BOC调制原理66-77
• 5.2.4 载波调制原理77-81
• 5.2.5 伪码生成仿真分析与实现81-86
• 5.2.6 信号调制仿真分析与实现86-91
• 5.3 中频信号噪声生成仿真研究91-93
• 5.3.1 噪声生成基本原理91
• 5.3.2 噪声生成仿真分析与实现91-93
• 5.4 中频信号采样技术仿真研究93-97
• 5.4.1 采样基本原理93-95
• 5.4.2 采样仿真分析与实现95-97
• 5.5 中频信号量化技术仿真研究97-102
• 5.5.1 量化基本原理97-100
• 5.5.2 量化仿真分析与实现100-102
• 5.6 Galileo中频信号验证分析102-110
• 5.6.1 软件接收机捕获结果分析103-106
• 5.6.2 软件接收机跟踪结果分析106-109
• 5.6.3 软件接收机定位解算结果分析109-110
• 5.7 本章小结110-111
• 结论111-113
• 参考文献113-117
• 致谢117

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘小汇;黄龙;谢金石;;高斯信号的量化分析[J];国防科技大学学报;2011年05期

2 陈丽;冯健;甄卫民;;利用GPS进行电离层闪烁研究[J];全球定位系统;2006年05期

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本文编号：543807