卫星导航信号模拟源关键指标测量校准及溯源方法研究

摘要

作为一种高精度综合性的测试和仿真验证设备，卫星导航信号模拟源不仅为各类军民导航接收设备和终端设备的科研、生产、应用、测试检验、模拟训练等环节提供关键性的测试与验证支持，也为研究我国二代卫星导航系统与GPS、GLONASS、Galileo等其它GNSS系统的兼容与互操作性提供了重要手段。然而由于我国模拟源技术起步较晚，再加上国外技术封锁，模拟源在关键指标测量校准和溯源方面均没有形成统一规范，特别是在对模拟源进行溯源时，仍没有找到一条实用可行的溯源途径。因此，解决模拟源关键指标测量校准与溯源问题具有重要意义。
　　本文围绕模拟源关键指标的测量校准方法与溯源技术展开研究。首先，在对导航信号模拟源工作原理及其指标体系结构进行分析研究的基础上，研究了模拟源信号精度和动态两类指标的通用仪器测量校准方法。该方法以零值时延测量以及多普勒测速为基础，结合模拟源信号生成的特点，实现了伪距控制精度、伪距变化率精度、码相位通道间一致性及相对加速度、加加速度的通用示波器及频率计测量。接着，针对导航信号模拟源关键指标实时、高效检测的应用，设计了基于软件无线电的测量校准方案。该方案利用软件无线电平台构建测量系统，计算机为控制中枢，控制测量结果到自校指令的转换，实现多阵元载波相位一致性的在线自校。其中，软件无线电平台基于载波相干测量原理，采用多通道数据处理技术，实现了多通道载波相位的测量。最后，基于传统的溯源方法及模拟源特点，提出了测量保证程序(Measurement AssuranceProgram，MAP)模拟源溯源方案。结合通用仪器关键指标测量方法，对MAP溯源过程中的受控判定、传递标准稳定性判定及溯源结果的处理方法进行了分析设计，实现了模拟源关键指标的溯源。

目录

声明

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 论文工作的主要内容与组织结构

2 卫星导航信号模拟源及其指标体系

2．1 卫星导航信号模拟源结构组成

2．1．1 模拟源功能结构

2．1．2 模拟源设备结构

2．2 卫星导航信号模拟源工作原理

2．3 模拟源指标体系及其关键指标

2．3．1 功能指标

2．3．2 性能指标

2．4 本章小结

3 基于通用仪器的测量校准技术研究

3．1 通用仪器校准方法

3．2 模拟源基本量通用仪器测量

3．2．1 零值时延测量

3．2．2 多普勒速度、加速度、加加速度测量

3．3 关键指标通用仪器测量方法

3．3．1 伪距控制精度

3．3．2 伪距变化率精度

3．3．3 码相位通道间一致性

3．3．4 相对加速度、加加速度

3．4 关键指标测量及结果分析

3．4．1 测试设备连接

3．4．2 测试过程及结果分析

3．5 本章小结

4 基于软件无线电的测量自校技术

4．1 软件无线电开发环境

4．1．1 软件无线技术简介

4．1．2 软件无线电开发平台简介

4．2 载波相位一致性测量原理

4．2．1 相干测量原理

4．2．2 改进的相干测量算法

4．3 自校方案设计

4．3．1 系统组成结构

4．3．2 自校工作流程

4．3．3 关键模块设计

4．4 测试验证及结果分析

4．4．1 算法验证测试

4．4．2 SDR载波相位测量

4．4．3 测试精度分析

4．5 本章小结

5 卫星导航信号模拟源溯源技术

5．1 量值的溯源性

5．1．1 量值溯源

5．1．2 模拟源量值溯源

5．2 基于MAP的导航信号模拟源溯源方案

5．2．1 模拟源MAP溯源基本过程

5．2．2 溯源过程判定及数据处理

5．3 导航信号模拟源关键指标溯源实现

5．3．1 伪距控制精度

5．3．2 伪距变化率误差

5．3．3 加速度误差和加加速度误差

5．3．4 功率误差

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢