导航卫星多路复用信号性能分析

发布时间：2017-10-07 20:10

  本文关键词：导航卫星多路复用信号性能分析

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【摘要】：导航信号是卫星导航系统的重要组成部分之一,直接影响着导航系统定位、导航、授时的可靠性和精确度。随着全球卫星系统的发展和用户需求的增加,导航系统需要更多类型的服务。为满足多样化服务需求和突破导航频段资源限制,导航卫星必须在同一频段发射更多信号。同时,载荷的高功放功率限制及发射通道的非线性,要求信号具有较高复用效率和恒包络特性,因此有必要对单频段多支路信号的复用技术作更进一步的研究。本文主要对GPS导航系统L1频段的信号和Galileo导航系统E5频段信号进行仿真分析。主要内容有:(1)详细研究了Interplex复用技术、CASM技术、Alt BOC和PCOET复用技术,分别给出了各个复用方式产生的机理,并分析了各个调制方式的特点和复用效率的计算方法。(2)详细研究了导航信号的评估方法,给出了码环跟踪精度的评估原理和码环跟踪精度、Gabor带宽、多径误差等评估方法。研究了复用方式的评估准则包括复用效率、复合损耗和峰均功率比,并介绍了评估复用效率和峰均功率比的方法。(3)以GPS L1频段BPSK(1)、BPSK(10)、BOC(1,1)、TMBOC(6,1,4/33)和Alt BOC调制方式为例,仿真分析了滤波器带宽对Interplex复用信号、POCET复用信号和Galileo E5信号性能的影响。给出了在不同的滤波器带宽下,复用信号的复用效率和峰均功率比。(4)仿真分析了带限对三支路Interplex复用信号、四支路Interplex复用信号、四支路POCET复用信号和Galileo导航系统E5信号的鉴相器输出S曲线和跟踪误差的影响。给出了当滤波器带宽为40MHz时Interplex复用信号和POCET复用信号的S曲线和跟踪误差的详细分析。(5)详细分析了Interplex复用信号、POCET复用信号和Galileo导航系统E5信号存在I和Q支路测距码码间相位偏差时,复用信号的复用效率、峰均功率比和复用信号的跟踪性能的变化。经过仿真分析,测距码码间相位偏差对Interplex复用信号和POCET复用信号的复用效率影响较小,对Galileo E5信号的复用效率影响较大。
【关键词】：卫星导航信号 多路复用方式 码间相位相对一致性 复用效率 峰均功率比
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（国家授时中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究背景13-17
• 1.1.1 各国卫星导航系统的概况13
• 1.1.2 全球导航系统的信号体制概述13-17
• 1.2 研究现状、目的、意义17
• 1.3 论文安排17-19
• 2 导航信号基本理论19-39
• 2.1 导航信号调制方式19-30
• 2.1.1 BPSK-R调制方式19-21
• 2.1.2 BOC调制方式21-24
• 2.1.3 MBOC调制信号24-30
• 2.2 主要的复用技术30-38
• 2.2.1 Interplex复用技术30-31
• 2.2.2 CASM复用技术31-32
• 2.2.3 AltBOC复用技术32-35
• 2.2.4 TD-Alt BOC 复用信号35-36
• 2.2.5 最优相位多路复用方式36-38
• 2.3 总结38-39
• 3 导航信号评估准则39-47
• 3.1 导航信号性能评估准则39-44
• 3.1.1 跟踪性能39-41
• 3.1.2 抗多径性能41-44
• 3.2 复用信号质量评估准则44-46
• 3.2.1 复用效率44-45
• 3.2.2 恒包络特性45-46
• 3.3 本章总结46-47
• 4 带限对多路复用信号性能的影响47-95
• 4.1GPS L1 频段和Galileo E5 频段信号体制47
• 4.2 三路复用信号的性能分析47-62
• 4.2.1 Interplex复用信号合成算法47-49
• 4.2.2 Interplex复用信号性能分析49-55
• 4.2.3 滤波器带宽对复用信号复用效率的影响55-56
• 4.2.4 滤波器带宽对复用信号峰均功率比的影响56-57
• 4.2.5 滤波器带宽对复用信号星座图的影响57-58
• 4.2.6 滤波器带宽对复用信号跟踪性能的影响58-61
• 4.2.7 小结61-62
• 4.3 四路导航信号的性能分析62-89
• 4.3.1 Interplex复用62-72
• 4.3.2 POCET 复用技术72-79
• 4.3.3 滤波器带宽对导航信号复用效率的影响79-80
• 4.3.4 滤波器带宽对导航信号峰均功率比的影响80-81
• 4.3.5 滤波器带宽对复合信号星座图的影响81-83
• 4.3.6 滤波器带宽对复合信号跟踪性能的影响83-89
• 4.4 AltBOC(15,10)信号性能分析89-92
• 4.4.1 滤波器带宽对AltBOC信号的复用效率的影响89
• 4.4.2 滤波器带宽对AltBOC信号的峰均功率比影响89-90
• 4.4.3 滤波器带宽对 Alt BOC 跟踪性能分析影响90-92
• 4.5 本章小结92-95
• 5 测距码码间相位一致性对多路复用信号性能的影响95-119
• 5.1 复用信号调制发射流程概图95
• 5.2 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号性能影响分析95-104
• 5.2.1 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号时域波形的影响96-97
• 5.2.2 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号复用效率的影响97-98
• 5.2.3 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号星座图的影响98-100
• 5.2.4 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号峰均功率比的影响100-102
• 5.2.5 测距码码间相位偏差对Interplex复用信号跟踪性能的影响102-103
• 5.2.6 综述103-104
• 5.3 测距码码间相位偏差对POCET复用信号性能影响分析104-112
• 5.3.1 测距码码间相位偏差对POCET复用信号时域波形的影响104-105
• 5.3.2 测距码码间相位偏差对POCET复用信号复用效率的影响105-106
• 5.3.3 测距码码间相位偏差对POCET复用信号星座图的影响106-108
• 5.3.4 测距码码间相位偏差对POCET复用信号峰均功率比的影响108-110
• 5.3.5 测距码码间相位偏差对POCET复用信号跟踪性能的影响110-111
• 5.3.6 小结111-112
• 5.4 测距码码间相位偏差对AltBOC信号性能影响分析112-116
• 5.4.1 测距码码间相位偏差对AltBOC信号复用效率的影响112-113
• 5.4.2 测距码码间相位偏差对AltBOC信号星座图的影响113-114
• 5.4.3 测距码码间相位偏差对AltBOC信号峰均功率比的影响114-115
• 5.4.4 测距码码间相位偏差对AltBOC信号跟踪性能分析115-116
• 5.5 本章小结116-119
• 6 总结与展望119-121
• 6.1 总结119
• 6.2 展望119-121
• 参考文献121-124
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果124

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本文编号：989820