北斗B1/B3频点载波相位和伪码测距精度评估
发布时间：2021-11-13 13:02
根据伪码跟踪精度理论,以及北斗二期和三期B1,B3频点的信号设计体制,理论分析了北斗B1/B3频点载波相位测量和伪码测距的精度,并用北斗双频接收机零基线实验对理论精度进行了实际数据验证。研究结果对用B1/B3频点的载波相位和码测量进行精确建模应用有一定的指导意义。
【文章来源】：上海航天. 2015,32(06)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１经典码跟踪模型
北斗二期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度现阶段北斗采用第二阶段的信号体制，Ｂ１，Ｂ３均采用ＱＰＳＫ调制，Ｂ３频点的码速率较Ｂ１频点的码速率高约５倍，故其伪码测距精度更好。基于ＢＥＴＺ的伪码跟踪精度理论，设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔为０．５Ｔｃ，对Ｂ１，Ｂ３频点在非相干时的码跟踪误差进行理论评估，结果如图２所示。由图可知：Ｂ３频点的码跟踪误差约为Ｂ１频点的１／５，在较高载噪比（＞３８ｄＢ／Ｈｚ）下，其误差可小于０．２ｍ。图２北斗二期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．２ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅡ２．３北斗三期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度对北斗第三阶段Ｂ１，Ｂ３频点处信号的非相干码跟踪误差理论精度进行评估。设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔０．５Ｔｃ，不同载噪比下Ｂ１，Ｂ３的码跟踪误差如图３所示。由图可知：对Ｂ１信号，载噪比较小时Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ的码跟踪误差较大（两者基本重合），随着载噪比增大，码跟踪误差变小的速度较快；Ｂ１－Ａ的码跟踪精度虽明显优于Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ，但在弱信号环境中其码跟踪精度显著下降。对Ｂ３信号，当载噪比变化时，Ｂ３的码跟踪误差变化不明显，即使在载波比仅为３０ｄＢ·Ｈｚ时，观测精度仍达０．５ｍ，Ｂ３的码跟踪精度更佳。３北斗Ｂ３频点伪码跟踪精度评估３．１载波相位跟踪误差模型载波环的跟踪精度受热噪声、晶振相位噪声，以及动态应力误差（由信号的变化引起的误差）等多个因素影
１频点的１／５，在较高载噪比（＞３８ｄＢ／Ｈｚ）下，其误差可小于０．２ｍ。图２北斗二期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．２ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅡ２．３北斗三期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度对北斗第三阶段Ｂ１，Ｂ３频点处信号的非相干码跟踪误差理论精度进行评估。设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔０．５Ｔｃ，不同载噪比下Ｂ１，Ｂ３的码跟踪误差如图３所示。由图可知：对Ｂ１信号，载噪比较小时Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ的码跟踪误差较大（两者基本重合），随着载噪比增大，码跟踪误差变小的速度较快；Ｂ１－Ａ的码跟踪精度虽明显优于Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ，但在弱信号环境中其码跟踪精度显著下降。对Ｂ３信号，当载噪比变化时，Ｂ３的码跟踪误差变化不明显，即使在载波比仅为３０ｄＢ·Ｈｚ时，观测精度仍达０．５ｍ，Ｂ３的码跟踪精度更佳。３北斗Ｂ３频点伪码跟踪精度评估３．１载波相位跟踪误差模型载波环的跟踪精度受热噪声、晶振相位噪声，以及动态应力误差（由信号的变化引起的误差）等多个因素影响。其他的ＰＬＬ振动源可能是瞬时的，或可忽略，而热噪声是一直存在的误差项，因此本文主要图３北斗三期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．３ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅢ评估热噪声对载波相位测量精度的影响。由ＢＥＴＺ码跟踪精度理论可推导出白噪声下相干ＰＬＬ和非相干ＰＬＬ（科斯塔斯环）的跟踪精度。假定接收的信号形式已知（
本文编号：3493068
【文章来源】：上海航天. 2015,32(06)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１经典码跟踪模型
北斗二期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度现阶段北斗采用第二阶段的信号体制，Ｂ１，Ｂ３均采用ＱＰＳＫ调制，Ｂ３频点的码速率较Ｂ１频点的码速率高约５倍，故其伪码测距精度更好。基于ＢＥＴＺ的伪码跟踪精度理论，设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔为０．５Ｔｃ，对Ｂ１，Ｂ３频点在非相干时的码跟踪误差进行理论评估，结果如图２所示。由图可知：Ｂ３频点的码跟踪误差约为Ｂ１频点的１／５，在较高载噪比（＞３８ｄＢ／Ｈｚ）下，其误差可小于０．２ｍ。图２北斗二期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．２ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅡ２．３北斗三期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度对北斗第三阶段Ｂ１，Ｂ３频点处信号的非相干码跟踪误差理论精度进行评估。设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔０．５Ｔｃ，不同载噪比下Ｂ１，Ｂ３的码跟踪误差如图３所示。由图可知：对Ｂ１信号，载噪比较小时Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ的码跟踪误差较大（两者基本重合），随着载噪比增大，码跟踪误差变小的速度较快；Ｂ１－Ａ的码跟踪精度虽明显优于Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ，但在弱信号环境中其码跟踪精度显著下降。对Ｂ３信号，当载噪比变化时，Ｂ３的码跟踪误差变化不明显，即使在载波比仅为３０ｄＢ·Ｈｚ时，观测精度仍达０．５ｍ，Ｂ３的码跟踪精度更佳。３北斗Ｂ３频点伪码跟踪精度评估３．１载波相位跟踪误差模型载波环的跟踪精度受热噪声、晶振相位噪声，以及动态应力误差（由信号的变化引起的误差）等多个因素影
１频点的１／５，在较高载噪比（＞３８ｄＢ／Ｈｚ）下，其误差可小于０．２ｍ。图２北斗二期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．２ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅡ２．３北斗三期Ｂ１／Ｂ３频点伪码跟踪精度对北斗第三阶段Ｂ１，Ｂ３频点处信号的非相干码跟踪误差理论精度进行评估。设码环带宽２Ｈｚ，载波环带宽１５Ｈｚ，接收机前端带宽４０ＭＨｚ，相关间隔０．５Ｔｃ，不同载噪比下Ｂ１，Ｂ３的码跟踪误差如图３所示。由图可知：对Ｂ１信号，载噪比较小时Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ的码跟踪误差较大（两者基本重合），随着载噪比增大，码跟踪误差变小的速度较快；Ｂ１－Ａ的码跟踪精度虽明显优于Ｂ１－ＣＤ，Ｂ１－ＣＰ，但在弱信号环境中其码跟踪精度显著下降。对Ｂ３信号，当载噪比变化时，Ｂ３的码跟踪误差变化不明显，即使在载波比仅为３０ｄＢ·Ｈｚ时，观测精度仍达０．５ｍ，Ｂ３的码跟踪精度更佳。３北斗Ｂ３频点伪码跟踪精度评估３．１载波相位跟踪误差模型载波环的跟踪精度受热噪声、晶振相位噪声，以及动态应力误差（由信号的变化引起的误差）等多个因素影响。其他的ＰＬＬ振动源可能是瞬时的，或可忽略，而热噪声是一直存在的误差项，因此本文主要图３北斗三期Ｂ１，Ｂ３非相干码跟踪精度Ｆｉｇ．３ＣｏｄｅｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｏｆＢ１ａｎｄＢ３ｆｏｒＢＤＳｐｈａｓｅⅢ评估热噪声对载波相位测量精度的影响。由ＢＥＴＺ码跟踪精度理论可推导出白噪声下相干ＰＬＬ和非相干ＰＬＬ（科斯塔斯环）的跟踪精度。假定接收的信号形式已知（
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