多路复用中MBOC信号相关域特性评估方法研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yangzdh2008
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全球卫星导航系统近年来得到快速的发展,人们对基于位置服务的要求越来越高,应用多样化及高精度化已成为趋势。单一的BPSK调制技术已经不能完全满足用户的需求,导航信号兼容性及系统间互操作等要求日益突出,设计性能更加优异的导航信号成为卫星导航系统现代化发展的必经之路。  MBOC调制技术满足了新一代导航系统需求,恒包络多路复用技术是新型信号体制的另一个特点。现代化GPS、GALILEO和BDS均采用MBOC调制信号,并与同频点其它信号多路复用。与多路复用前相比,MBOC调制信号特性存在较大变化,如滤波后相关曲线第二线性区发生严重弯曲,功率分配导致难以计算相关损失,S曲线出现多个过零点等。  开展MBOC信号质量评估工作有利于及时反映导航信号的畸变状况,监测卫星有效载荷的工作状态,为了能够准确可靠地评估信号质量,研究信号质量评估方法显得尤其重要。  本文研究多路复用后MBOC信号相关域特性评估方法,研究成果如下:  1、分析了MBOC信号相关曲线的斜率及不对称度。针对有限采样和外界干扰使相关峰产生码相位偏差问题,提出用三点重构法估计相关峰码相位偏差。针对复用信号功率分配和码片波形不匹配两种因素带来的相关损失混合在一起、难以计算的问题,提出功率因子补偿法计算相关损失,并通过试验验证了算法的可行性。  2、针对不同码环鉴相器中S曲线多个过零点及平衡点处线性区间窄和斜率小,导致S曲线过零点偏差与斜率计算不准确问题,利用等权估计及随机Hough变换两种算法,等权估计法包含两点连线法和插值拟合算法,通过两点或多点的信息来恢复直线;随机Hough变换将S曲线若干线段映射到参数空间的若干点,采用聚类K-means或阂值法计算中心点,从而评估S曲线偏差与斜率。试验验证了算法均可行,随机Hough变换算法的鲁棒性更好。  3、采用一致性、载波相位正交性偏差和基带信号波形评估复用信号。根据导航电文符号长时间平均为零的随机特性,利用多码周期累加平均方法解决信号同频、同相基带波形相互缠绕的问题。  本文研究多路复用中MBOC调制信号相关域特性评估关键方法,利用仿真和实测结果验证了算法的正确性及可行性。本文理论成果、算法及软件已用于GNSS空间信号质量评估工作,为北斗全球卫星导航系统的下行信号质量评估工作提供了重要支撑。
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