导航卫星有效载荷软件仿真系统的研究与实现

发布时间：2019-08-30 11:36

【摘要】：随着卫星导航定位技术的发展,卫星导航已对全世界人民的生产和生活产生了深远的影响。目前,美国GPS系统由于部署时间早、全球覆盖率高、技术全面和定位精度高等,在卫星定位领域遥遥领先,而中国的北斗导航系统也正在迅速的发展中。结合卫星通信原理、卫星导航定位原理和计算机仿真理论,本文提出并建立了一个完善的导航卫星有效载荷软件仿真平台。依据GPS系统的结构,该仿真系统包括:监控台控制模块、地面站信号注入模块、上行和下行信道传输模块、载荷卫星模块以及地面接收机模块等,这些部分分别对应了GPS系统中实际的结构成员,而每部分内的子功能处理模块与现实中的功能模块也是相对应的。在仿真平台功能方面,本文详细的论述了系统中各个模块的功能,其中包括了基带信号的生成、信号上变频、滤波、下变频等,并且实现了基于FFT的并行码相位捕获算法和Early-Late超前滞后伪码码跟踪环。同时分析了电离层以及对流层对信号传输造成的影响,而且采用Klobuchar模型和Hopfield模型对误差进行了修正。在仿真系统框架方面,本文详细的论述了该平台内基于TCP/IP底层传输的消息响应机制和信号传输机制,同时还论述了仿真系统中成员之间的交互控制机制以及仿真运行推进流程设计,最后对该平台内信号处理模块的效率与实际应用进行了对比。以往关于卫星导航仿真的研究大多只针对局部模块信号的产生或处理,而本文所提出的是一个功能相对完整,而且具有较高真实性的的仿真平台。如今我国的北斗导航系统硬件建设日臻完善,硬件系统的构造极其复杂并且开发维护耗资巨大,相反,软件仿真相比起来显得非常灵活而且节省开资。同时,设计出完备的信号生成算法是整个卫星导航系统信号模拟器研制的理论依托,实现软件接收机对GPS信号的捕获和跟踪,以及验证和评估生成的卫星信号。这项工作对于我国北斗系列信号模拟器的研制也有着重要的理论指导意义,因此建立一套完整的导航卫星软件仿真系统显得极为必要。本文所提出的基于GPS系统为框架的导航卫星有效载荷仿真系统,其第二代将实现到北斗系统的替换。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN967.1

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本文编号：2530707