“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。     

卫星导航信号MSK-DBOC调制方式研究

针对卫星导航新频段的信号体制设计问题,基于最小频移键控(MSK)调制,提出了一种新的调制方式——最小频移键控-双二进制偏移载波（MSK-DBOC）调制,建立了MSK-DBOC调制的数学模型,推导了MSK-DBOC调制信号的功率谱密度和自相关函数的理论表达式,研究了MSK-DBOC调制和MSK-BOC调制的关系,并分析比较了MSK-DBOC调制信号与相应的MSK-BOC调制信号的跟踪精度、抗干扰能力、兼容性等方面的性能。研究结果表明,MSK-DBOC调制信号虽然带外损耗较大,但在跟踪精度、抗干扰和兼容性方面具备一定的优势,是一种可行的替代MSK-BOC调制或BOC调制的卫星导航信号调制方案。      

Multi-h C波段导航信号调制方式及性能评估

近年来,L波段（1164～1610 MHz）频谱拥挤日渐严重,我国北斗卫星导航系统可用资源明显不足,基于频谱资源的不可再生性,探索研究新频段迫在眉睫。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国有必要预先开展C波段卫星导航信号研究。处于C波段中5010～5030 MHz的卫星导航信号具有较少的频谱干扰、较低的电离层误差等显著优势,但仅有的20 MHz带宽对诸如射电天文业务（Radio Astronomy Service,RAS）和微波着陆系统（Microwave Landing System,MLS）等相邻业务频段的射频兼容性要求极为严苛。首先提出将多调制指数（Multi-h）的正交频分复用-连续相位调制（Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Continuous Phase Modulation,OFDM-CPM）联合调制方式应用于C波段卫星导航;其次,在分析关键参数对Multi-h OFDM-CPM信号功率谱特性影响后,选取关联长度L为64、调制指数h为0.5的单调制指数（Singleh...     

GALILEO E1B软件接收机设计实现

在全球各大卫星导航系统的导航信号中,E1/L1频段最为拥挤,也是系统间兼容性和互操作性研究的重点,其中Galileo试验星GIOVE-A率先发射了采用BOC调制方式的民用信号。该文研究并设计实现了完整的Galileo软件接收机。该接收机成功捕获、跟踪和解调了GIOVE-A信号,并得到了正确的定位结果。测试结果表明,在相同的模拟器配置和接收机参数下,其测距精度和定位精度均优于GPSL1C/A码接收机。     

MC-BOC:应用于导航通信一体化系统的新型调制技术

针对导航通信一体化系统面临的在有限带宽内实现高速率信号传输和高精度测量的难题,结合正交频分调制与恒包络调制思想,提出了多载波二进制偏移载波（multi-carrier binary offset carrier,MC-BOC）调制,其能够有效利用频谱资源,提升信号的接收性能,并具备恒包络特性.分析北斗无线电测向卫星业务（radio determination satellite service,RDSS）采用该调制后的性能,结果表明:该调制方式具备优良的通信性能、抗干扰能力、测距性能以及抗多径能力.本文提出的MC-BOC调制技术为导航通信一体化系统信号体制设计和优化提供了一种可行的参考方案,可以用于北斗RDSS和站间时间同步/数据传输网络的信号设计.     

现代化的GPS新民用信号LIC码跟踪性能分析

由于目前L1频段的拥挤性和GPSL1C调制方式MBOC（6,1,1／11）的复杂性,系统内和系统间干扰不可避免,并且这些干扰对码跟踪性能的影响不能简单地等价为白噪声进行分析。针对这一特点,提出一种可用于非白色干扰环境下码跟踪精度分析的方法,并用该方法对比分析了GPSL1C、GPSL1C／A码在无干扰和干扰情况下的跟踪性能。分析结果表明：L1C码跟踪精度可比L1C／A提高50％～150％;最坏情况下,同频带导航信号的干扰可导致L1C跟踪误差增加30％。分析过程和分析结果可为接收机设计和兼容性评估提供参考。     

北斗三号卫星伪距测量误差特征分析

随着卫星导航系统广播星历和钟差参数的精度提升,下行导航信号伪距测量误差对于用户定位授时精度的提升益发显著。由于独特的卫星星座和系统体制,北斗二号卫星伪距测量与仰角呈现线性相关的变化特征,且幅度显著于 GPS 卫星,是北斗二号服务性能提升的关键瓶颈。 随着北斗三号系统的建设,空间星座逐步以 MEO 卫星为主。本文利用 iGMAS 公开数据全面评估北斗卫星下行伪距测量的多路径误差特征,结果表明,北斗三号卫星伪距多路径误差随仰角变化的趋势已得到明显改善,峰峰值为±1m,分布较为随机,与 GPS 卫星特征类似。     

基于FPGA的北斗QPSK调制实现与解调验证

为研制北斗卫星导航模拟信号源,设计实现了北斗QPSK信号调制器。文中在分析了北斗卫星导航系统B1频段信号的正交相移键控调制信号的基础上,基于软件无线电的思想,在FPGA 硬件平台上实现了QPSK信号调制器,通过功率谱测试,QPSK解调和简单串口信息传输,验证了调制解调硬件单元的正确性。     

AltBOC恒包络调制及Matlab仿真

Alt BOC(Alternate Binary Offset Carrier)首先在伽利略E5频段上被提出,该调制信号具有频谱利用率高,跟踪精度好及抗多径等性能,目前北斗导航系统也计划采用这种调制信号。文章首先介绍了Alt BOC的基本原理,然后详细阐释了恒包络Alt BOC调制的实现方法,特别是用查表法来方便地实现Alt BOC恒包络调制,最后在Matlab中对查表法进行了仿真。     

北斗三号基本系统空间信号质量评估

全球卫星导航系统(GNSS)空间信号(SIS)质量直接影响了用户使用性能。北斗三号卫星不同于北斗二号卫星,将继续播发北斗二号老信号,同时新增播发B1C, B2a等新信号,多频多信号多分量的信号体制较北斗二号更为复杂,对导航卫星信号质量控制提出了较大挑战。2018年底北斗系统完成了18颗卫星组网,完成北斗三号基本系统建设并开始提供全球服务,有必要对北斗三号在轨卫星空间信号质量进行量化评估。传统空间信号质量评估方法侧重于单项的定性评估,而针对北斗三号复杂的信号体制,缺乏系统的、定量的分析结果。该文对标北斗系统接口控制文件(ICD),从功率特性、频域特性、时域特性、相关域特性和信号一致性等方面研究了不同参数配置对评估结果的影响,形成了一套面向新型调制方式和多频多分量复用信号的量化评估方法。基于40 m大口径天线的空间信号质量评估系统,对18颗MEO卫星进行了长时间监测跟踪和数据采集,首次对北斗三号卫星空间信号质量进行了全面量化评估。结果表明:北斗三号卫星空间信号质量良好,18颗MEO卫星一致性较好,符合ICD指标要求,可满足服务区内用户需求;评估方法可用于对后续导航卫星空间信号质量的量化评估。     

现代化的GPS新民用信号L1C码跟踪性能分析

由于目前L1频段的拥挤性和GPS L1C调制方式MBOC(6,1,1/11)的复杂性,系统内和系统间干扰不可避免,并且这些干扰对码跟踪性能的影响不能简单地等价为白噪声进行分析.针对这一特点,提出一种可用于非白色干扰环境下码跟踪精度分析的方法,并用该方法对比分析了GPS L1C、GPS L1C/A码在无干扰和干扰情况下的跟踪性能.分析结果表明:L1C码跟踪精度可比L1C/A提高50%～150%;最坏情况下,同频带导航信号的干扰可导致L1C跟踪误差增加30%.分析过程和分析结果可为接收机设计和兼容性评估提供参考.     

GPSⅢ首星信号结构及其特性分析

导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能.该文利用国家授时中心40?m高增益天线对GPSⅢ首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPSⅢ?L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在"滑动"现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号.利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M?S曲线过0点偏差达到0.058?ns,信号功率占比最高可达6.78.该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考.     

GPS III首星信号结构及其特性分析

导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能。该文利用国家授时中心40 m高增益天线对GPS III首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPS III L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在“滑动”现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号。利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M S曲线过0点偏差达到0.058 ns,信号功率占比最高可达6.78。该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考。     

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。     

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。     

北斗RDSS授时性能分析

目前,我国已经发射了北斗三号卫星无线电测定业务(Radio Determination Satellite Service, RDSS)的59,60和61号3颗GEO卫星,加上原有的北斗二号的1～5号GEO卫星,总共有8颗GEO卫星为导航用户提供导航定位、短报文通信、卫星授时和星基增强等RDSS业务服务。由于GEO卫星距离地表距离超过3.6万km,卫星属于高轨卫星,其服务质量受到轨道精度、配置星载原子钟、大气延迟和卫星硬件延迟等影响严重。针对北斗RDSS授时相关研究目前鲜有报道,尤其平稳过渡波束和北斗三号卫星的相关内容尚未开展研究。深入分析了北斗RDSS提供的单向授时和双向授时服务质量,研究目标包括目前可用的全部北斗二号卫星、平稳过渡波束和北斗三号卫星。基于北斗RDSS授时接收机连续30 d的北斗实测RDSS授时数据的试验验证表明,平稳过渡波束较北斗二号授时结果改善不明显;北斗二号双向授时结果较单向授时结果改善了电离层延迟,授时结果提高了约30%;北斗三号双向授时结果较北斗二号双向授时结果改善了轨道误差和卫星钟差等,授时结果则改善了60%。充分说明了轨道误差和卫星钟差是影响北斗RDSS...     

北斗ka星间链路高动态应用辅助接收技术

北斗三号ka频段星间链路具备为高速移动目标提供全球范围内测控数传服务的能力，但由于北斗三号ka频段星间链路是短突发信号，对于高速移动目标应用存在难以在短时间建链的难题。文中提出基于“GNSS+微惯性单元”的辅助信息生成方法，对接收机概略位置、速度/加速度、天线指向的预报值进行估计，开环辅助ka星间链路的接收。还提出了超紧组合导航结构，利用惯性信息辅助矢量跟踪的高动态跟踪环路，降低了接收机的瞬态响应误差和对环境的敏感度。仿真证明提出的高动态应用辅助接收技术（速度为12 km/s，加速度为11 kHz/s的情况）提供的辅助信息精度优于建链路需求，可完成百毫秒内的信号同步，实现北斗三号ka星间链路高动态快速建链的需求。     

北斗B1C频点正交复用二进制偏移载波信号闸波设计方法

第3代北斗卫星导航系统中B1C频点信号将使用正交复用二进制偏移载波调制方式。为了增强北斗卫星导航接收机码跟踪环路的抗多径性能并且解决码跟踪中的模糊跟踪问题,该文针对正交复用二进制偏移载波调制信号QMBOC(6, 1, 4/33)提出一种双闸波码跟踪环路结构。根据理想的目标鉴相函数和二进制偏移载波调制信号自相关函数的特点分别设计出针对BOC(1, 1)和BOC(6, 1)信号的闸波,并在本地码跟踪环路中使用这两种不同的闸波分别与输入信号相关,最后将所得的两个相关函数进行加权合并以用于鉴相过程。计算机仿真结果表明所提方法不仅能够有效消除QMBOC(6, 1, 4/33)信号的模糊跟踪可能性,且能够大幅增强接收机的抗多径性能,其对应多径误差包络面积相比于现有的方法能够减少约33%。     

北斗系统对流层延迟改正模型精度分析

北斗系统是我国自主研制的卫星导航定位系统,为提高该系统的定位精度,必须对其误差源引起的定位误差进行修正。对流层延迟是影响北斗卫星定位精度的误差源之一,它是由对流层大气对卫星信号的折射而引起,因此需要进行对流层延迟改正,其改正精度将直接影响卫星的定位精度。针对目前导航系统常用的3种对流层延迟模型,利用公认的电波射线描迹法进行比对,得到了各个模型的特征和适用范围,从而为我国北斗导航卫星定位应用中的对流层延迟模型选择奠定基础。     

CSR定位平台可与北斗系统同步运行

CSR公司日前宣布其SiRFstarV,SiRFprima及SiRFatlas定位平台现可接收并跟踪新近运行的北斗卫星导航系统(BDS)信号并获取位置数据,从而使用户不论在何处都可享受到最卓越的定位及导航性能。CSR定位平台与北斗卫星导航系统的可兼容性标志着CSR自此可支持当前所有的全球卫星导航系统(GNSS),且