星基差分基带信号接收处理关键技术研究及实现

来源 :中国科学院大学(中国科学院国家授时中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hlayumi
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随着信息科学技术的迅猛发展,卫星导航在社会经济发展中扮演着愈来愈重要的角色,各行各业对高精度导航信息的需求也不断提高。为不断提高用户PVT(Positioning,Velocity,and Timing)服务的精度,国外针对GPS(Global Positioning System)较早就研究建立了差分系统与增强系统,发展已经比较成熟。我国自主设计运行的北斗卫星导航系统也在高速发展以满足用户对定位精度的要求,针对北斗卫星导航系统的增强服务成为满足高精度PVT需求的重要方式。特别是在我国无网络信号覆盖地区,提供星基差分信号播发更是必不可少的手段。为此,中国科学院国家授时中心基于转发式卫星导航试验系统开展北斗地基增强系统C波段卫星播发试验。本文结合C波段卫星播发系统项目背景,研究并实现了星基差分基带信号接收处理的相关技术,并结合实际工程项目进行了试验验证和分析。主要工作如下:(1)对星基差分信号的捕获算法进行了研究,基于Numen芯片的匹配滤波器实现了星基差分信号的捕获;(2)基于Numen芯片研究了星基差分信号的跟踪算法、同步算法。采用C语言通过ZSP编译器实现了差分信号接收机模块核心功能:接收解码星基差分信号,并对差分电文信息进行传输;(3)为验证本文实现的星基差分基带信号各项接收处理功能,设计了两个阶段的试验方案:基于模拟转发器的射频自闭环差分信号播发测试;基于转发式GEO卫星的差分信号播发试验。试验结果表明,3小时内无误帧;(4)为提高跟踪环路的抗差性,对上文实现的跟踪算法提出改进,研究了基于Kalman滤波的跟踪算法,基于Matlab进行了仿真。仿真结果表明:在高动态与低载噪比的情况下,本文设计的跟踪环路载波与码跟踪稳定度优于传统二阶锁相环。论文围绕星基差分基带信号接收处理相关技术展开研究,并在中国科学院国家授时中心承建的北斗地基增强系统C波段卫星播发系统中加以验证,本文的研究成果可为差分信号接收机提供一些理论和实际工程方面的参考。
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