GPS信号模拟源及测试技术研究和实现

摘要

卫星导航近几年获得非常迅速的发展，GPS（Global Positioning System，全球定位系统）、GLONASS、北斗等导航系统在不同的领域得到了广泛应用，接收机技术取得日新月异的变化，但是卫星导航信号模拟器的研制在国内相对比较滞后，随着我国导航系统的应用和导航产业的发展，以及接收机技术的飞速发展，需要更高精度，更强功能的模拟器来提供调试研发支持。 本文对卫星导航信号模拟器进行了理论分析和探讨其硬件实现方法和方案，重点分析了模拟器的关键技术及其实现方法，并且进行了硬件功能实现。本文的主要内容包括： ●介绍了卫星导航系统，信号特征、信道模型及误差模型。 ●探讨了卫星导航信号模拟器的设计思想及关键技术，并且给出了具体实现方案。 ●从理论分析和工程实现系统地研究了模拟器的硬件实现方案。 ●研究了接收机测试技术及模拟器技术指标验证技术和测试方法。 本文系统的分析了模拟器的原理及硬件实现技术方法，对接收机指标测试方法也做了一些探讨，并且进行了硬件实现，实测完全达到了预期效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 卫星导航系统的发展现状

1.2 本文拟用的技术路线和研究方法

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的结构和组织

1.5 本章小结

第2章 GPS卫星导航信号电波传播特点

2.1 电波传播特点

2.2 传输信道模型

2.3 本章小结

第3章 GPS卫星信号模拟器的基本原理

3.1 信号的结构特性

3.2 信号特征

3.3 导航电文结构

3.4 L1频率C/A码卫星信号的主要电特性

3.5 L1频率C/A码产生原理

3.6 GPS卫星信号模拟器信号原理与组成

3.6.1 GPS仿真数据和控制单元

3.6.2 射频信号模拟单元

3.7 GPS卫星信号模拟器误差模型

3.7.1 星历误差

3.7.2 卫星钟误差

3.7.3 电离层误差

3.7.4 对流层误差

3.7.5 多径误差

3.7.6 噪声误差

3.8 本章小结

第4章 GPS信号模拟器关键技术与硬件实现

4.1 信号模拟相关算法和数学模型

4.1.1 GPS卫星信号产生以及多颗卫星信号的仿真

4.1.2 观测数据仿真模型

4.1.3 高动态GNSS卫星接收信号数学模型

4.1.4 码相位高精度时延方法

4.1.5 码相位与载波相位一致性方法

4.1.6 直接数字频率合成技术(DDS)

4.1.7 信号的精确测试和评估

4.2 多频点GNSS导航信号模拟器硬件电路实现

4.2.1 硬件总体设计

4.2.2 系统工作原理

4.3 本章小结

第5章 GPS卫星导航信号模拟器验证及接收机测试技术

5.1 射频信号性能测试方法及测试指标

5.1.1 系统测试内容

5.2 模拟源指标测试项目及测试方法

5.2.1 相位噪声

5.2.2 杂散抑制度测试

5.2.3 载波与伪码相干性测试

5.2.4 I/Q相位正交性测试

5.2.5 零值测试

5.2.6 零值不确定度测试

5.2.7 通道间时延一致性

5.2.8 伪距控制精度测试

5.2.9 伪距变化率精度测试

5.2.10 速度和加速度动态范围测试

5.2.11 速度分辨率测试

5.2.12 加速度分辨率测试

5.2.13 加加速度分辨率测试

5.2.14 信号功率范围、分辨率和准确度测试

5.3 接收机测试技术探讨

5.3.1 测距精度

5.3.2 多通道时延一致性

5.3.3 首次定位时间

5.3.4 定位、测速精度

5.3.5 自主完好性检测功能

5.4 实测结果

5.5 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 论文总结

6.2 后期工作与展望

参考文献

致 谢