BOC调制打通共用载频的坦途——GNSS导航信号的收发问题之一

在着力培育北斗卫星导航国内民用市场之际．研发高精度、广用途、价格适度的GNSS导航信号接收机已成为当务之急。为此．我们需要深入了解GNSS导航信号所涉及的多学科知识．破解GNSS导航信号接收机研制难题。本讲座拟对此做一些解题探索．而对GNSS导航信号共用载波频率、所用伪随机噪声码特性、GNSS卫星所用的测距码多样性及其跟踪测量．卫星导航电文及其编码纠错法．GNSS导航信号接收天线的适应性,以及GNSS导航信号接收机的研制难点及其对策分别予以较深入的论述。本文主要论述BOC调制的作用与影响。     

伪噪声码承载卫星导航电文的潜行器──GNSS卫星的运行轨道之二

GNSS卫星向广大用户发送的导航定位信号,也是一种已调波,但有别于常用的无线电广播电台发送的调幅调频信号,它是利用伪随机噪声码承载卫星导航电文的一种数字调相信号。本文主要论述伪随机噪声码在GNSS卫星导航应用中的相关理论及其应用问题。     

无人机载干扰设备与导航GPS的电磁兼容

介绍了GPS采用的伪随机噪声编码、直接序列扩频等抗干扰功能,分析了GPSP（Y）码和C／A码抗干扰所需干信比。根据GPS卫星信号到达地面的信号强度,给出了干扰设备发射通道和GPS有源天线的概要设计,并对干扰设备发射通道滤波器的阻带抑制进行了计算,综合分析了干扰设备与导航GPS的电磁兼容性。     

卫星导航长码信号波形监测方法

由于信号微弱,如何获得在轨导航卫星的清晰信号波形是卫星导航信号质量监测研究中的难点之一,为此提出了一种在轨导航卫星的信号波形监测方法。该方法基于Vernier采样原理,利用大口径抛物面天线对在轨卫星进行信号采集,经过消除初相和残余频率、累加平均和数据组合等处理,获得清晰的码片波形。对于相同码速率的民用信号和长码信号,可确定民用信号和长码信号的伪码相位偏差。利用大口径抛物面天线对北斗卫星进行跟踪,获得了多颗北斗卫星B1频点民用信号和长码信号的码片波形。结果表明,民用信号和长码信号的码片波形的轮廓差异较小,但伪码相位存在偏差。     

GPS C/A码发生器的仿真研究与FPGA设计

全球定位系统（Global Positioning System,GPS）能够向全球范围内的用户提供全天候的高精度导航、定位和授时服务,在军用和民用领域得到了广泛的应用.以GPS系统的测距码粗码C/A码为研究对象,在深入研究C/A码信号生成原理的基础上,利用Matlab中的Simulink对C/A码信号的生成进行了建模、仿真和分析,并利用FPGA设计并实现了C/A码发生器,详细说明了C/A码生成的设计原理,对其中的关键模块进行了设计和分析,给出了具体实现方案,同时阐述整个应用程序的流程,设计采用抽头选择控制端设置产生不同GPS卫星号的C/A码,最终仿真进一步验证了其结果的正确性,它可以产生任意GPS卫星号的C/A码,设计中采用VHDL语言实现的C/A码程序,可应用于基于FPGA的GPS接收机设计中,对研究我国的北斗导航系统接收机有一定的借鉴意义.     

GPS信号结构及其测距码研究

简述了GPS概念、伪随机序列概念以及GPS卫星通信系统信号结构组成;在GPS信号测距码内容里,阐述了C/A码,P码和L2C码的特点和产生方法,以MATLAB作为工具,对GPS的卫星几种常见的测距码序列的产生进行仿真,经分析比对,产生序列准确无误。为进一步研究GPS卫星信号的接收和破译提供了依据。     

GPS信号C/A码生成算法设计及仿真实现

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是一种基于卫星的定位系统,向全球范围内的用户全天候提供高精度的导航、定位和授时服务.GPS系统的测距码可以分为粗码(C/A码)和精码(P码),其中C/A码用于民用导航.本文在深入研究C/A码信号生成原理的基础上,利用Matlab对C/A码信号的实现方式进行了仿真实现和分析.仿真结果进一步证实了该方法的正确性和可行性.这对在仿真平台上进一步研究真实环境下的GPS信号,使其能捕获跟踪复杂环境下的卫星信号,改进卫星接收部分的性能有着十分重要的实际意义.     

GPS导航卫星播发的信号是什么样的? 第七讲

GPS全球定位系统在空间运行的卫星播发的无线电导航定位信号,是一种可供无限用户共享的信息资源。GPS全球定位系统的出色性能来自于导航信号的扩频技术,相对传统的无线电信号系统而言,扩频信号通常会占用大量的无线电频谱。GPS信号在每次传输时都会加载一个快速码,这些码是根据它们的自相关和互相关特性而选择的,这些特性能够实现精确测距并帮助抑制信号反射,同时允许所有卫星同时使用相同的传输频率,并帮助抑制其他有意无线电信号干扰(射频干扰)。     

北斗导航信号捕获系统的硬件设计与实现

北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统,是继美国的GPS以及俄罗斯的GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统的卫星信号采用了二次编码技术,限制了相干积分的时间,给北斗导航信号的捕获带来了挑战,因此本文提出了基于4ms的遍历并行码相位搜索的卫星捕获算法,用来解决这个问题,提高卫星捕获的灵敏度,提高卫星捕获的性能。     

“北斗”B2频段导航信号伪码跟踪性能分析

与传统卫星导航信号体制不同,新一代“北斗”B2频段导航信号采用了交替二进制偏移载波调制（AltBOC）体制,因此伪码跟踪性能也与传统信号体制有较大差异。首先介绍了AltBOC调制信号原理及特点,然后根据码跟踪精度理论比较了新型调制信号与传统信号体制的性能差异,分析了不同鉴相器时B2频段信号的码跟踪误差,并对不同相关器间隔、环路带宽、前端带宽、载噪比环境条件下的伪码跟踪误差进行了仿真分析。仿真结果表明,提高信号载噪比、射频前端带宽或减小相关器间隔、环路带宽均能减小码跟踪误差。研究结果对新一代“北斗”导航信号新体制性能的评估以及“北斗”导航接收机的系统设计具有一定指导意义。     

北斗系统信号时域波形失真评估

卫星导航信号时域波形是空间信号质量监测和评估(SQM)的重要内容,本文利用大口径天线接收系统采集的离线数据对北斗IGSO-6卫星B1频点信号时域波形进行分析。首先提出利用基于码相位平均方法求取高信噪比的时域波形,在此基础上利用标准码片波形相关技术提取出码元波形。然后建立相关函数和码元波形的统计理论联系,利用码元波形相关函数差分析信号边沿特性,最后在时域波形上计算出所有北斗卫星的数字失真量,详细评估不同卫星数字失真规律。     

一种获取北斗卫星信号新方法的研究

北斗导航卫星系统作为兼容、独立、开放和全球的导航系统,被设计用于执行导航和控制任务。该系统在现实环境中的成功运行必须克服众多挑战,其中主要是提高北斗卫星信号的捕获成功率。旨在减轻调制码处理方式带来的混叠伪像,提高北斗定位接收机定位性能,提高捕获成功率,文中提出了一种使用信号平方的捕获卫星信号的方法。实验结果表明,相对于传统方法,该方法具有更好的北斗信号捕获性能。     

北斗系统导航信号标称失真研究

北斗卫星导航系统（BDS）信号均存在细微的标称失真,传统的研究聚焦于单星信号失真,无法从系统上定量测量各信号由于标称失真带来的测距偏差.该文以大口径天线接收系统采集数据结合软件接收机,从时域波形、通道特性和测距偏差上分析北斗系统B1I信号标称失真.首先利用码相位累加平均方法和标准码片相关技术提取信号时域失真细节,并计算各卫星数字失真量.其次,运用最小二乘法估计信号通道特性,对比分析所有卫星信号通道特性;最后以S曲线过零点偏差（S-Curve Bias,SCB）定量分析B1I信号自然测距偏差及最大测距偏差.文章从多维度定量对比研究了北斗系统B1I信号标称失真,给卫星导航空间信号质量评估和接收机设计提供了新的思路.     

GPS导航卫星播发的信号是什么样的？（下）

GPS信号中导航电文（NAVmessage）包含卫星星历（卫星精确的轨道位置信息）、星载原子钟修正数据、卫星历书（卫星近似的轨道位置信息）、电离层时延改正、卫星健康状态、C／A码引导捕获P码的信息。将这些信息以二进制码的形式编码,数据采用不归零制（NRZ）的二进制码,数据码码速率为50bit／s的为方波信号,     

利用参考波形估计导航信号测距偏差

针对卫星导航信号存在的微小信号畸变,研究了因导航信号畸变而引起的测距偏差的估计问题。基于理想矩形脉冲波形和真实信号波形的上升沿零交叉点信息,给出参考波形定义,并以此为基础估计测距偏差。该方法可用于定量评估卫星导航信号波形畸变对测距偏差的影响及比较卫星之间的测距差异。以二阶模型为基础产生畸变波形,验证了该方法的有效性,并分析了估计精度与信噪比关系。通过大口径天线采集“北斗”卫星B1频点信号,利用该方法获得了B1频点I/Q支路信号的测距偏差,表明该方法可用于在轨卫星信号的测距性能评估。     

基于北斗系统的伪码捕获技术的研究

北斗卫星导航定位系统是我国自主研发的有源三维卫星定位与通信系统.北斗卫星信号的捕获是北斗用户接收机的关键技术之一,捕获性能的优劣直接影响着北斗导航系统的精度和实时性要求.本文基于北斗系统,在FFT并行捕获算法的基础上研究分析了一种相位补偿和同步块累加的伪码捕获算法,并对该算法的性能进行了分析.理论分析和仿真结果表明,该方案能够大大提高信噪比,提高信号的捕获效率.     

伪码测距中精确估计测距误差的一种解决方案

一般较为简易的伪码测距,测距误差通常不小于系统的时钟周期。本文在简易伪码测距系统中引入了GPS的码环鉴别器和码环滤波器。不同于GPS的是,对码环滤波器带来的滞后效应作了深入的分析,找到了规律,估计和补偿了滞后效应带来的误差,大幅度地提高了伪码测距精度。     

GPS接收机Z跟踪技术抗干扰性能分析

Z跟踪技术是民用GPS接收机为消除或减弱AS（Anti—Spoofing）政策影响,实施精密测距和高精度导航定位的一种有效方法。通过分析Z跟踪技术载波相位测量的基本原理,研究了GPS接收机Z跟踪技术的抗压制干扰、抗欺骗干扰性能。结果表明：采用Z跟踪技术的GPS接收机与C／A码接收机的抗压制干扰基本相同;其在信号捕获状态下的抗欺骗干扰能力取决于欺骗干扰信号与GPS信号的相关程度,而在信号跟踪状态下抗欺骗干扰能力则等同于抗伪随机噪声码干扰能力。     

新产品：东方联星公司多模兼容芯片抱眼年会

受大会邀请,东方联星公司张峻林总经理对“多模兼容芯片技术”作了特别报告。报告充分向大家展示了该公司已经批量生产和应用的北斗多模卫星导航芯片,以该款芯片为核心的卫星导航接收机,可以同时接收北斗二号、GPS、GLONASS卫星信号,具有北斗、GPS或GLONASS单星座定位、北斗／GPS双星座联合定位、北斗／GLONASS双星座联合定位、北斗／GPS／GLONASS三星座联合定位的能力。     

论GPS C／A码的精度

本文主要论述了C／A码的精度（与P码相比），介绍了几种GPS接收机的设计技术，讨论了C／A码在一毫秒内的测距模糊度，并给出其解决办法。文中还就GPS信号的有意降质问题进行了讨论，对GPS市场做了某些预测，对政府如何支持国内GPS产业和在与国外潜在的不公平的竞争中如何保护其利益等问题，简要地提出自己的一些看法。