avatar avatar 我的文献 北斗导航系统信号质量分析与评估技术 作者 欧阳晓凤 单位 国防科学技术大学 关键词 北斗卫星导航系统; 信号质量分析; 监测系统设计; 评估指标体系
摘要
导航信号质量评估与分析能够为我国第二代北斗导航系统(BDS)的信号质量监测、系统兼容互操作、故障诊断以及信号的完好性监测提供重要依据。包括北斗在内的导航系统均对信号质量展开了大量的理论研究,并着手建立卫星导航信号监测中心。但目前这些系统或使用高增益天线采集存储高质量数据用于事后分析,或者仅利用传统天线对接收到的导航信号进行分析,实时性和监测效率无法同时得以保证。针对这个现状,本文将全向低增益的天线粗略检测技术和大口径高增益天线伺服系统精细检测技术结合,搭建了在轨卫星信号质量分析平台,平台可直接应用于工程实践;利用此平台,本文以信号层和数据层评估指标为重点,分析了北斗、GPS、GALILEO、GLONASS在轨卫星导航信号质量,经对天实测和评估指标对比表明:我国北斗系统信号质量良好,与GPS等其它导航系统信号质量相当。内容主要包括三部分:第一部分针对导航信号的特性展开对信号质量的分析方法研究。首先给出了卫星导航信号不同调制方式下的信号特性,对不同信号的相关峰、功率谱、星座图等参数展开分析,为导航信号质量分析奠定了理论基础。第二部分研究并提出了完整的、适应于新体制信号质量评估的指标。在借鉴了通信信号质量指标的传统导航信号质量评估技术的基础上,建立了涵盖时域、频域、调制域、相关域等众多指标的评估体系。并针对指标与实际用户需求之间的差异问题,提取并分析了与用户接收性能直接相关的指标,弥补了传统信号质量评估结果不能直接为导航用户所用和不适用于新体制信号的不足,为后续北斗及其它导航系统的信号质量实测和对比分析构建了理论基础。第三部分设计实现了基于北斗导航系统的在轨信号分析平台。突破信号低失真采集和导航数据回放技术,搭建导航信号质量分析的软硬件平台,实现了在轨星座的全网信号质量实时监测、异常卫星的单星评估和地面试验卫星的质量监控。最后通过北斗二号全球系统和其它导航系统在轨卫星信号质量的实测分析,对本文提出的监测平台和评估指标有效性进行了论证,并有力证明了目前我国北斗系统信号质量良好。最后,对论文的研究成果及其工程意义进行了总结,并展望了下一步将要开展的相关工作。论文的研究成果已经应用于我国第二代卫星导航系统的多系统信号质量分析工程样机研制、试验卫星工程、在轨卫星信号质量评估等相关项目中。
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