Galileo全球导航卫星系统发展述评

Galileo全球导航卫星系统自欧盟首脑会议于2002年3月24日批准建设以来,已经在2005年12月28日和2008年4月27日,分别发射了带激光后向反射镜阵列的试验卫星GIOVE-A和GIOVE-B,并于2011年10月21日成功地发射了两颗GalileoIOV卫星,拟于2019年完成30颗卫星的发射任务,建成Galileo系统。GIOVE-A卫星发射146天后,欧洲航天局(ESA)便首次公布了Galileo开放服务(OS)在轨信号的接口控制文档草案,由此可知,Galileo系统的主要特点是,多载频、多服务、多用户;它除具有与GPS系统相同的全球导航定位功能以外,还具有全球搜寻援救功能,接收和处理来自遇险用户的求援信号,实施及时援救。     

GPS和Galileo接收机的芯片技术与系统设计

讨论了主流GPS芯片厂商最新产品的特性,并给出了GPS和Galileo以及A-GPS接收机设计的各种实现方案.然后介绍了基于Nemerix公司GPS芯片组的卫星定位信号接收机的设计,并分析了系统的整体结构以及各部分电路在设计和调试时的注意问题.论述了软件接收机的设计,展望了GPS和Galileo接收机技术未来的发展趋势.     

BOC调制伪码跟踪热噪声误差研究

介绍了BOC调制的定义,研究了BOC调制伪码跟踪热噪声误差Cremer-Rao界与调制参数之间的关系,所得结论可为BOC调制信号参数设计提供理论指导。分析了GPS和Galileo接收机伪码跟踪热噪声的理论误差,可为GPS和Galileo接收机伪码跟踪算法性能评价提供参考。     

Galileo/GPS双模相关器IP核设计

导航定位接收机中的相关器设计是导航定位接收机设计的一个关键技术,而相关器的设计将发展为基于SoC应用的IP核的设计。阐述了导航定位相关器的工作原理和结构,对构成相关器的各个模块进行了分析,并对Galileo/GPS的导航信号进行分析。在此基础上,采用基于SoC应用的IP核设计方法对Galileo/GPS双模相关器IP核进行设计,并进行了仿真验证和分析,可方便地应用于导航定位接收基带SoC的设计中。     

Galileo E1-B/C仿真信号并行合成技术研究

针对Galileo E1-B/C信号合成中载波与码相位精确控制,以及片内台成通道大规模集成的难题,本文给出了NCO控制字长量化模型,以满足伪距各阶合成精度需求,并提出CBOC调制和功率控制的优化方法,实现了在单片FPGA内大规模集成仿真信号合成通道的需求。仿真结果表明:合成的E1-B/C信号具有理想CBOC调制特性,且接收机可利用该信号精确定位。     

GPS/Galileo双频双模接收机射频前端的系统设计与实现

提出一种双频带混合GPS/Galileo射频前端接收系统。所设计的接收系统同时接收GPSL1/L5和GalileoE1/E5a两路信号,从而节约系统资源,降低成本。并结合现有资源,给出一种接收机的设计实例,重点分析了混频部分、本振部分及控制部分的实现方法并给出了具体的电路设计。通过利用频谱仪及射频信号发生器对设计实例进行系统测试,系统的整机增益和噪声系数全部符合设计指标。     

高灵敏度6NSS接收机为何受到特别关注

1高灵敏度接收机的客观需求 卫星导航定位在我们的日常生活中已经起到明显作用，并将在未来其影响会有空前的增长。最近美欧间签署的合怍协议在政策上指导GPS和Galileo系统．为实现GNSS的兼容和互操作奠定了基础。GPS现代化和Galileo的完成将在10年内形成卫星数量达60个左右的GNSS系统，广播多个民用信号．从而使末来的接收机均兼具互操作性。     

软件GNSS中频信号模拟器

由于具有结构灵活、开放性强以及成本低的优势,软件GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器可成为GNSS接收机设计验证的高效平台。面向GPS/Galileo组合系统,阐述了软件GNSS中频信号模拟器的架构与实现,主要功能模块包括卫星星座仿真、接收机轨迹生成、传播通道特性仿真(包括电离层模型、对流层模型、多径模型、干扰模型)、数字中频信号生成。最后,对这一信号模拟器所产生的GNSS信号(包括GPS L1 C/A,GalileoE1 CBOC)进行了验证。     

CBOC信号处理中的二次采样方法

为了降低信号捕获跟踪运算量,针对Galileo信号CBOC调制提出了一种新的CBOC信号处理中的二次采样算法。分析了CBOC信号调制方式及功率谱密度,介绍了CBOC信号二次采样算法,提出了CBOC信号处理二次采样方法的处理模型。仿真结果表明,CBOC信号处理中的二次采样算法可以实现信号的CBOC解调,降低了运算量并简化了Galileo接收机的捕获跟踪设计。     

COMPASS和Galileo系统间信号干扰研究

随着各国和地区的卫星导航系统建设,我国北斗COMPASS和欧盟Galileo系统间信号干扰已成为广泛关注的焦点。首先建立有效评价卫星导航系统间信号干扰的方法,其次分析COMPASS和Galileo系统的星座构型和信号体制参数,最后对两大系统间的民用信号间干扰进行仿真分析,结果表明COMPASS信号的引入对Galileo造成干扰,但其造成的干扰比Galileo对COMPASS的干扰小。所建立的评价方法和结果可为导航系统的信号体制设计和接收机应用提供理论参考。     

北斗B1C信号及导航电文的特点分析与比较

我国北斗全球卫星导航系统工程建设已经启动,北斗互操作信号B1C的接口控制文件已经发布。本文重点对北斗B1C信号及导航电文进行介绍,并对其信号及导航电文的设计特点进行分析,同时与GPS L1C和Galileo E1OS互操作信号进行比较。分析显示,北斗B1C的信号和导航电文编排,在充分借鉴GPS L1C和Galileo E1OS信号特点的基础上,进行了优化设计。B1C信号具有与L1C信号和E1OS信号相同的中心频点和频谱结构,采用了数据导频支路、MBOC调制、分层码结构等设计方案,导航电文与GPS L1C也较为相近,实现与GPS L1C、Galileo E1OS信号的互操作。同时B1C也具有自身独有特点,如B1C导频支路采用QMBOC(6,1,4/33)调制方式、导航电文采用64进制LDPC编码,在实现互操作的基础上,也创新了自身特色。相对于北斗B1I信号,北斗B1C信号具有更好的弱信号跟踪、更短的首次定位时间等服务性能。     

多系统卫星导航接收设备设计与研究

随着 GPS、Galileo、GLONASS 和我国卫星导航系统的持续发展和广泛应用，空间可接收和利用的导航卫星越来越多、导航信号越来越越丰富，本文针对多系统多频点信号接收的特点提出了卫星导航接收设备设计方案，分析了设计方案的特点以及相关技术的发展趋势，对接收设备的研制具有一定的参考价值。     

GPS与Galileo系统组合应用精度分析

从GPS与Galileo系统共用频段角度出发,简要论述了两大系统频率和信号计划。详细分析了BOC调制体制下GPS和Galileo系统各项误差源对用户等效距离误差影响,其中包括了接收机伪随机码测距噪声误差、电离层误差和多路径误差等。根据GPS、Galileo系统和GPS+Galileo系统组合3种情况下卫星几何分布,分析给出了3种情况下的定位精度结果。     

MBOC信号模拟及其性能评估

在全球卫星导航系统的现代化框架中,MBOC调制信号是新近提出的一种调制方式,将成为GalileoE1OS和GPSL1C的候选信号,因而MBOC数字中频信号的产生对于新的导航信号结构的研究和新一代接收机的研制具有极其重要的意义。对MBOC信号的时域和频域特性进行了理论分析、对其产生方式进行了仿真验证。设计开发了相应的数字中频信号模拟器,生成了CBOC和TMBOC两种实现方式下的MBOC信号,并采用软件接收机进行了闭环测试,得到了预期的结果。     

卫星导航信号模拟器体系结构分析

卫星导航信号模拟器是一种高精度的标准信号源,可以产生卫星导航信号(GPS、GLONASS、Galileo等),为导航接收机的研制开发、测试提供仿真环境。分类介绍了当前世界上主要的卫星导航信号模拟器产品,并对其体系结构进行了分析。     

GPS卫星捕捉及跟踪算法研究

为了能完成卫星定位,需要对卫星信号进行捕获、追踪。文中针对带有C/A码的L1频段的GPS信号进行定位研究,捕获能从接收的信号中粗略地估算出可见卫星的信号参数,用于帮助接收机初始化跟踪环路,并开始跟踪信号。码跟踪和载波跟踪模块则将这些参数细化,跟踪后即可解调出导航数据。仿真结果表明,算法可准确快速地从32颗卫星中捕捉和跟踪预定的卫星信号。     

一种顾及系统间偏差的GNSS差分定位研究

伪距差分定位由于其终端价格低廉,算法简单,不需要初始化模糊度,精度较高等特点在实时导航定位中应用较为普遍。随着北斗、伽利略等全球卫星导航系统的发展,多模组合将会提高导航定位的精度、可靠性及可用性。然而现有的多模组合方法大都是系统内的简单组合, 研究不同卫星导航系统的系统间偏差有利于减少多模定位模型的未知参数,提高不同系统的互操作性及组合定位的性能。本文主要针对 GPS/GLO/BDS/GAL 研究了差分 GNSS 定位的系统间偏差 (inter-system bias, ISB),分析了以 GPS 为参考系统的差分定位所需的 ISB 特性以及引入先验 ISB 后的差分 GNSS 定位效果。实验结果表明差分 ISB 日变化稳定性优于 2cm,差分 ISB 与码的频率及接收机类型密切相关,引入先验 ISB 后,对于城市峡谷等复杂环境下的导航定位,其可用性及精度明显提高。     

Design and practical implementation of multifrequency RF front ends using direct RF sampling

The use of direct RF sampling has been explored as a means of designing multifrequency RF front ends. Such front ends will be useful to multifrequency RF applications such as global navigation satellite system receivers that use global positioning system (GPS) L1, L2, and L5 signals and Galileo signals. The design of a practical multifrequency direct RF sampling front end is dependent on having an analog-to-digital converter whose input bandwidth accommodates the highest carrier frequency and whose maximum sampling frequency is more than twice the cumulative bandwidth about the multiple carrier signals. The principle of direct RF sampling is used to alias all frequency bands of interest onto portions of the Nyquist bandwidth that do not overlap. This paper presents a new algorithm that finds the minimum sampling frequency that avoids overlap. This design approach requires a multifrequency bandpass filter for the frequency bands of interest. A prototype front end has been designed, built, and tested. It receives a GPS coarse/acquisition code at the L1 frequency and GPS antispoofing precision code at both L1 and L2. Dual-frequency signals with received carrier-to-noise ratios in excess of 52 dB-Hz have been acquired and tracked using this system.     

高性能维特比在卫星导航接收机中FPGA实现

卫星定位接收机中卷积码译码即维特比译码器,在处理器中面临占有资源较多、处理时间过长等问题,为了减少处理器资源的占用和提高处理速度,采用并行加比选蝶形单元的的方法,在FPGA平台上用硬件描述语言设计一种高性能维特比译码器,作为GPSL2频点和GALILEOE1频点接收机的通用译码器,在GPS和GALILEO接收机上运用,大大减少资源使用,提高接收机的处理速度。