GPS导航信号的质量评估研究

摘要

GPS导航信号质量的优劣，关系到卫星导航系统的性能及其定位的精准度，其下行信号的完整性是保障用户端工作的基础。为了保障GPS导航系统能够为用户提供精确度高、连续性好的位置和时间服务，必须对GPS导航信号的质量进行监测评估，本文对GPS导航信号质量的评估主要从频域、时域、不同信道环境三个方面，对信号的功率谱、星座图、眼图、码片过零点失真、C/A码跟踪误差曲线以及误码率性能进行深入研究。本文主要工作如下： 1、提出奇数移动平滑算法，对Welch算法获得功率谱估计结果进行移动平滑处理，计算该功率谱与理想功率谱间的相关系数，根据相关系数值的大小，确定Welch算法的参数及移动平滑的长度，解决Welch算法的参数选择困难的问题，并用确定的参数对受高斯白噪声干扰和多径干扰的导航信号功率谱进行评估。 2、对高斯白噪声干扰和多径干扰条件下导航信号的星座图进行建模，根据导航信号的星座图模型，研究受噪声和多径干扰时导航信号的质量。对受高斯白噪声干扰时卫星导航信号的眼图进行建模，根据眼图的噪声容限和失真度对信号质量进行评估。采用线性插值法，对受滤波器影响和多径干扰的导航信号的码片过零点失真进行分析研究，确定由滤波延时造成的测量误差为0.51m，由多径干扰造成的测量误差为5.53m。对受多径干扰时导航信号的S-曲线过零点失真、C/A码跟踪误差曲线进行分析研究，根据S-曲线过零点失真、C/A码跟踪误差曲线，确定导航信号的质量。 3、对高斯信道、莱斯信道、瑞利信道、对数正态阴影衰落四种信道进行仿真建模，研究不同信道环境下BPSK-R(10)、QPSK-R(10)、BOC(10,5)、BPSK-R(1)、BOC(1,1)五种扩频调制信号的误码率性能，确定五种扩频调制信号质量的优劣次序。

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