GNSS精密授时测试评估技术研究

摘要

目前GNSS精密授时技术因为其所具有的时间同步精度高、覆盖范围广、使用成本低等特点，在科学研究、电信系统、电网工程建设中得到了越来越广泛的应用。针对GNSS精密授时的测试评估要能够对GNSS精密授时服务的信号质量、信息准确性、授时精度进行实时的监测和评估，该技术的研究对于提高GNSS精密授时服务的可靠性、稳定性及准确性具有重要意义。
　　传统的GNSS授时测试评估一般采用授时接收机结合数据处理方法对授时服务实现监测评估，在恶劣电磁环境情况下，传统技术方案面临着抗干扰性能和监测准确度不足的问题。针对以上不足，本文开展了基于高增益抗干扰数字多波束的GNSS精密授时测试评估技术的研究，研究主要包括GNSS精密授时测试评估方法和数字多波束技术两方面内容。
　　本文对GNSS精密授时技术原理进行了研究和分析。GNSS精密授时包含高精度载波相位测量和精密时差解算等关键技术，高精度载波相位测量技术通过载波跟踪环路的改进和整周模糊度的计算实现基于载波相位的高精度时延测量。精密时差解算技术利用精密的卫星轨道数据和精确的误差修正模型等实现多种误差因素的消除，从而提高GNSS授时精度。而后对GNSS精密授时测试评估技术进行了研究分析。对GNSS授时服务的监测要素进行了归纳总结，对系统完好性、观测数据、电文参数的监测方法分别进行了阐述分析，形成了完整的GNSS精密授时测试评估体系。
　　本文对高增益抗干扰数字多波束技术进行了研究，对数字波束形成空时二维联合抗干扰技术的原理分别进行了阐述，并对两者的结合的权值和系统指标进行了计算。对采用不同天线单元、天线阵列、波束综合算法、STAP算法情况下的波束形成性能进行了深入和详细的仿真实验，形成了一系列实验结论，对测试终端的开发提供了坚实的实验和理论支撑。
　　最后对基于高增益与抗干扰数字多波束的GNSS授时测试终端原理样机的研制方案进行了阐述，对原理样机的天线、信道和接收性能的测试结果进行了分析总结。实验表明原理样机具备接收波束形成的能力，可在目标方向形成所需波束，实现空分多址的效果;波束形成可有效提高接收增益，信噪比可获得10dB以上的改善;采用空时二维联合抗干扰处理技术可使接收机具备抗宽带和窄带干扰的能力，对干扰的抑制水平提高30dB以上;原理样机系统具备BD、Galileo、GPS的接收能力。

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摘要

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缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 选题缘由及意义

1．2 国内外相关技术研究现状分析

1．2．1 GNSS精密授时测试评估技术研究现状分析

1．2．2 数字多波束技术研究现状分析

1．3 论文的主要工作和内容安排

第二章 GNSS精密授时技术原理

2．1 引言

2．2 GNSS精密授时基本原理

2．3 高精度载波相位测量

2．3．1 高精度载波跟踪环路相位提取技术

2．3．2 整周模糊度解算技术

2．4 精密时差解算

2．5 本章小结

第三章 GNSS精密授时测试评估技术

3．1 引言

3．2 RAIM算法

3．2．1 系统完好性

3．2．2 基于最小二乘残差的RAIM算法

3．3 观测数据的监测

3．4 电文参数的监测

3．4．1 卫星轨道的求解

3．4．2 格网电离层改正数求解

3．5 本章小结

第四章 高增益抗干扰数字多波束导航接收技术

4．1 引言

4．2 系统原理描述

4．2．1 DBF的基本原理

4．2．2 STAP基本原理

4．2．3 DBF与STAP相结合时的权值计算

4．2．4 系统指标的理论计算

4．2．5 DBF天线相位中心的测试和校准方法

4．3 仿真试验

4．3．1 仿真试验专题一览表

4．3．2 仿真数据汇总

4．3．3 仿真结论

4．4 本章小结

第五章 基于高增益抗干扰数字多波束的GNSS精密授时测试终端

5．1 引言

5．2 整机体系结构和设备组成

5．2．1 总体结构

5．2．2 阵列天线

5．2．3 终端部分

5．3 原理样机的测试和试验

5．3．1 天线性能测试

5．3．2 接收性能测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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