GPS和Galileo导航电文设计分析

导航电文设计的优劣直接影响卫星导航定位的可靠性,该文以GPS和Galileo导航系统的导航电文设计为例,汇总了GPS和Galileo系统导航电文设计的最新成果,比较分析GPS传统的导航电文格式NAV和新的民用导航电文格式CNAV以及Galileo系统的导航电文,并对导航电文数据结构、编排方式、差错控制以及播发方式等方面的性能进行评估,进行导航电文的优化设计,以期为我国北斗导航系统的电文设计提供借鉴。     

GPS L5接收机的设计与实现

在GPS现代化过程中,GPS L5新信号采用了QPSK调试方式,它由数据支路和导频支路组成.为了开发GPS L5新信号接收机,在研究信号特征的基础上,给出了接收机的总体设计思路并讨论了相应的捕获技术、跟踪技术以及导航电文的译码技术.接收机信号处理基于FPGA实现,连接卫星导航模拟器,该接收机成功捕获、跟踪和解调了GPS L5信号,并得到了正确的定位结果.对接收机的输出结果进行了测试,证明了设计L5接收机过程中所采用方法的有效性和可行性.     

基于高增益接收系统的Galileo E1信号质量评估方法研究

Galileo系统在E1频点采用Interplex调制方式播发导航信号,由于缺乏E1信号功率分配和伪码序列等先验信息,一般的研究人员只能开展有限的信号质量特性研究.针对该问题,提出一套基于高增益天线的空间信号质量评估方法,实现了E1授权信号的解析,完善了E1信号评估体系.运用相关功率法来解决信号分量功率比问题,采用跟踪结果解决相位偏差估计问题,提出加权组合平均和码相位平均相结合的新型时域波形分离方法,克服了电文和码多普勒对时域波形特性评估的影响,采用S曲线过零点偏差（S-curve offset Biases,SCB）等参数进行信号测距偏差定量评估.通过该方法对Galileo GSAT-0214卫星进行了评估,结果显示：该卫星E1各信号分量SCB小于0.2ns,测距性能优异,其复用效率达到了97.8%,优于GPS L1信号和北斗三号系统（BDS-3） B1信号.     

面向GPS／Galileo接收器的便携式位置模拟器

便携式GPS与Galileo位置模拟器GPSG-1000的特性包括：模拟GPS L1C、L2C、L5信号，从而支持GPS接收器的最新设计所采用的信号现代化；模拟Galileo E1、E5、E6信号，以支持未加密服务；SBAS、WAAS／EGNOS L1、L5，可实现自动SBAS模拟；内置GPSC／A代码接收器，可实现自动GPS星历下载；航路点导航、     

基于FPGA的Galileo/GPS伪卫星基带调制设计与实现

根据Galileo/GPS伪卫星综合基带子系统的功能要求, 提出一种基于FPGA的设计方案.其主要功能有产生扩频伪码、完成Galileo OS SIS ICD中L1波段、E5a波段、E5b波段及E1波段的各种信号调制方式并与单片机进行通信完成导航数据的加载及监控信息的应答.测试结果表明: 该方案完全满足系统的设计要求.     

一种“北斗”B1C信号无模糊捕获算法

针对"北斗"B1C信号同步过程中存在的捕获模糊性问题,根据"北斗"B1C信号的信号特点,基于伪相关函数方法,设计了一种适用于"北斗"B1C信号的无模糊捕获算法。该算法采用数据分量和导频分量非相干组合的捕获策略,实现了B1C信号数据分量和导频分量的无模糊捕获,提高了捕获灵敏度。利用导航终端接收的卫星信号数据,对所提捕获算法进行了仿真验证,并分析了其无模糊捕获性能和捕获灵敏度。仿真结果表明,所提算法能准确且快速地捕获"北斗"B1C信号。     

导航战及其对抗技术

如果知道了授权用户GPS接收机所接收卫星的信号特征,利用欺骗型干扰发射机,在GPS系统的L1和L2频点（1575＆1227 MHz）发射调制有错误导航电文参数的虚假导航干扰欺骗信号,可以诱使授权用户GPS接收机错误锁定到扰欺骗信号上,并产生错误的定位结果。     

Galileo系统中MBOC调制信号及性能分析

MBOC(Multiplexed Binary Offset Carrier)调制是GalileoE1频段以及GPS L1C频段推荐使用的一种优化调制方式。与BOC调制相比,MBOC调制方式的功率谱密度函数提供了更为丰富的高频分量,因此具有更高的伪码跟踪精度和抗多径性能。Galileo E1 OS采用了CBOC(6,1,1/11)(Composite Binary Offset Carrier)的方式实现MBOC调制。通过MATLAB仿真,对该信号的自相关函数、频谱特性进行了研究,并且通过与BOC调制信号的比对,证明了MBOC在码跟踪特性和抗多径性能方面的优越性。     

测距码是卫星导航的顶梁柱——GNSS导航信号的收发问题之三

在GNSS导航信号的应用中．伪随机噪声码．担负着承载卫星导航电文和测量站星距离等作用。GPS／GLONASS／Galileo／北斗卫星都采用伪随机噪声码做测距信号,人们习惯将它们所用的伪随机噪声码称为测距码。本文以GPS卫星所用的测距码为例,论述了它们的生成及其有关问题,进而给出了用我们自行研制的软硬件生成的32颗GPS卫星C／A码起始25码元列表和一个1023个码元的c／A码实例．供读者做相关研究参考,也为较深入了解北斗卫星导航信号提供参考。     

B1C信号调制实现与性能分析

北斗三号在B1频点采用新一代民用导航信号B1C调制信号。介绍了B1C信号的结构,并采用Simulink实现信号调制,比较信号分量的自相关函数和鉴相器曲线图,并对串行和并行捕获方法下的副峰误捕检测概率以及非匹配接收方法下的相关输出信噪比损失进行了仿真。仿真分析表明,导频分量自相关函数尖锐,鉴相牵引范围更大,串行捕获和并行捕获误捕概率较数据分量减小10%,而非匹配接收情况下的信噪比损失约20 d B,接收性能未能达到预期值,处理方法有待进一步提高。     

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。     

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。     

Performance of the Proposed Galileo CBOC Modulation in Heavy Multipath Environment

In the framework of the modernization plans of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) a new Multiplexed Binary Offset Carrier (MBOC) modulation has been proposed as a possible Signal-In-Space (SIS) with improved performance with respect to the robustness against external sources of degradation. Discussion around such signal format are still on-going at the time of writing, anyway it is the most probable candidate signal that will be adopted by both GPS L1C and the Galileo E1 Open Service (OS) signals [(, 2004)] as modernization of the present BOC(1,1). In the context of the integration between wireless communication and satellite navigation, one of the major problems is that usually the GNSS receiver has to work in a critical environment characterized by a heavy presence of multipath or interference sources. Some examples are urban canyons or light indoor spaces. These are also typical situations for the usage of personal communications systems. The new MBOC modulation have been studied with the specific goal to create a signal more robust with respect to multipath, bringing the high performance of Galileo in situations in which the present BOC(1,1) shows limitations. In this sense, future Location Based Services (LBS) provided on the basis of the GNSS OS will benefits from this intrinsic robustness of the signal. Throughout the paper a review of the MBOC structure will be presented, specifying that in the Galileo framework such a structure has been proposed in a version named Composite BOC (CBOC). In particular, the paper presents the simulation of the CBOC behavior in presence of multipath showing the extreme improvement with respect to other BOC solutions.

不规则Qc-LDPC编码在卫星导航系统中的应用研究

LDPC码作为一种接近香农极限的信道编码,近年来被广泛应用于卫星导航及通信领域。现代GPS系统L1C信号的电文已使用码率为1/2的不规则LDPC编码,提升系统的纠错性能。准循环Qc-LDPC编码是一种结构化LDPC码,具有构造简单,译码复杂度低,纠错性能优良等优点。本文对不同长度、不同码率的Qc-LDPC码的两种迭代译码算法的性能进行了仿真研究,研究结果可用于指导不同卫星导航系统导航电文的编译码设计,比如美国的GPS系统、欧洲的Galileo系统和中国的Compass系统。     

Galileo卫星导航系统单频模拟软件信号源的设计

Galileo模拟信号源既可以为Galileo接收机的设计与测试提供良好的仿真环境,同时也可为Galileo系统新技术新方案的验证提供平台。本文针对Galileo E1频段信号提出了一种基于C++软件平台的中频模拟信号源设计框架。文章在给出中频信号数学模型及模拟软源的设计原理框图的基础上,进一步将设计按功能分为5部分,分别为伪随机码产生,导航电文生成,信号MBOC调制,环境和误差模拟以及信号量化部分,详细的给出前3部分设计思路与流程是本文的重点。最后通过输出信号频谱仿真结果,及捕获验证结果证明了模拟软源设计的正确性。      

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。     

Binary‐offset‐carrier modulation techniques with applications in satellite navigation systems

An important aspect in designing the modulation scheme for various satellite systems, such as the modernized GPS and Galileo, is to obtain good spectral properties and suitable spectral shaping. For example, in the future satellite navigation systems, some of the main goals are: low interference with the existing GPS signals, good root‐mean‐square (RMS) bandwidth, good time resolution (in order to allow the separation between channel paths and to decrease the synchronization errors) etc. Starting from the recently proposed cosine‐ and sine‐BOC modulation families for GPS and Galileo systems, we introduce a new, generalized family, denoted here by double‐BOC (DBOC) modulation. We derive and analyze the properties of the power spectral densities (PSD) and autocorrelation functions (ACF) of the DBOC modulation with various orders, we show its relationship with BPSK, sine‐ and cosine‐BOC modulations, and we illustrate via several examples how to choose optimally the parameters of this new modulation family, according to different optimization criteria. The examples are targeting at applications such as the design of suitable modulations for Galileo open service (OS) and public regulated service (PRS) signals, but the authors believe that the DBOC concept might be useful to other satellite‐based applications, when the available bandwidth is large enough. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

GPS数字中频信号软件模拟器设计与实现

给出可配置高速GPS数字中频信号模拟软件的设计方案,该信号模拟器基于x86平台实现,模拟卫星端信号生成、信道传播模型和接收端的混频、采样过程,生成GPS L1数字中频信号,可以作为实地采集信号的替代,为导航接收机的设计验证工作提供便利.和对现有的软件导航信号模拟方案相比,提出的模拟器具有可配置性强、算法效率高、逼真度良好的特点.