GPS和Galileo信号体制设计思想综述

信号体制是卫星导航系统性能的决定性因素之一,是系统设计和升级必须解决的关键技术。分析了国外先进卫星导航信号体制的设计思想,汇总了GPS和Galileo信号体制设计的最新成果,解读了卫星导航信号体制的演进过程,并从频率结构设计、码速率选择、信号波形设计、扩频码设计、信息速率选择和信道编码设计六个方面挖掘了现代导航信号体制的设计思想。在总结信号体制设计理念的基础之上,提出了信号体制的发展方向。

星间链路新型信号体制设计

从信息理论基础和通信技术源头开展创新,将高频谱效率的扩展二进制相移键控调制波形、极大提升解调前信噪比的数字冲击滤波器、自适应锁相解调方法和进一步提升解调性能的波形参数匹配技术有机融为一种全新而独特的高效通用调制解调体制,并结合导航星座星间链路的要求进行仿真。结果表明其特定信噪比下单位带宽可传输的信息速率bit/s/Hz/SNR(Signal Noise Ratio)综合指标显著超过现有对比技术,且码率、带宽和信噪比可与空间环境自适应。

新型的卫星导航信号体制设计

为进一步提高导航信号精度、频带效率及增强导航系统可靠性,提出一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的最小频移键控—二进制偏移载波(MSK-BOC)调制信号体制(LDPC-MSK-BOC)。以Compass和GPS信号典型参数为例,采用功率谱密度、码跟踪误差、多径误差包络、误比特率、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、码跟踪抗窄带/匹配谱品质因数、谱分离系数等参数来评估二进制偏移载波(BOC)和MSK-BOC两种信号的导航性能。理论分析和仿真结果表明:在频带资源受限的条件下,与BOC信号体制相比,所提出的信号体制在码跟踪精度和抗多径方面有更好的性能;同时可进一步提高系统的可靠性,改善频带利用率。

GPS现代化信号体制与系统裕量分析

为了加强全球定位系统（GPS）对美军现代化战争的支撑作用、保持其在全球民用导航领域中的领先地位，美国提出了GPS现代化计划。本文总结了GPS现代化信号体制下，新增民码L2C、L5、L1C以及军码M码的特点以及新导航电文的变化。通过理论分析GPS现代化体制下系统裕量的改善状况，说明GPS现代化以后，广播新导航电文，干扰容限将提高8～9dB，系统抗干扰性能将得到较大提升，特别是应用点波束增强技术，M码信号的抗干扰性能将得到很大提升。

不同信号体制对GNSS定姿性能影响的分析

利用GNSS信号能够进行高精度的载体定姿,其算法性能受不同信号体制影响较大.针对这一问题,首先在GNSS单频单历元定姿算法数学模型的基础上,分析了算法性能与码和载波相位测量精度之间的关系,然后研究了不同信号体制对码和载波跟踪精度的影响,最后提出了评估信号体制对定姿性能影响的关键指标,并对其在不同信号体制下进行了仿真实验.仿真结果表明,该指标可以有效地评估不同信号体制下的定姿性能.

北斗信号体制下三频CIR法模糊度解算方法研究

未来的GNSS系统将广泛使用三个频点的载波信号,极大地推动了利用载波对用户位置和速度等信息进行高精度解算方法的研究。利用载波进行高精度解算的关键是高成功率的确定载波相位整周模糊度。CIR算法基于整数引导估计准则确定载波相位模糊度整数解,算法实现简单,模糊度解算成功率较高,具有很大的实际应用价值。然而目前CIR法在实际应用中主要针对GPS信号体制,在北斗信号体制下是否具有良好的性能还有待验证。本文将CIR法应用于北斗信号体制下三频载波整周模糊度的解算,利用仿真数据对算法进行验证,并将解算结果与GPS信号体制下解算结果进行对比,验证CIR法在北斗信号体制下的可行性,分析不同信号体制下CIR法的解算性能和适用范围。

GPS L5信号体制的分析及其性能的仿真研究

通过对美国GPS现代化的介绍,在L5频段的选择、信号体制及其调制技术等方面做了较为详细的分析与仿真研究。经研究表明,L5民用信号具有其独特的技术优点,并使得GPS现代化后的民用定位性能发生明显的提高。

GNSS导航信号体制兼容性分析

导航信号体制设计是卫星导航系统设计的重要方面。文中结合Compass、GPS和Galileo系统信号体制设计,分析了Compass系统拟采用的调制方式性能及与其他卫星导航系统的兼容性能,仿真了最坏接收情况下的Gal-ileo系统的授权信号增强对Compass系统部分信号的性能影响。

卫星导航星基增强系统及信号体制的比较

概述了美国广域增强系统(WAAS)、俄罗斯的差分校正和监测系统(SDCM)、欧洲的地球静止导航重叠服务(EGNOS)、日本的多功能卫星星基增强系统(MSAS)以及印度的GPS辅助静地轨道增强系统(GAGAN)的基本工作原理、现状及技术发展趋势。研究了SBAS L5、L1频点的信号体制,包括调制方式、扩频码生成方法、电文类型、电文编码方式等,并对信号体制进行了比较。为国内卫星导航星基增强系统的研究提供参考,同时给出了增强载荷信号体制的设计建议。

GLONASS系统新一代CDMA导航信号体制与性能评估

2011年4月俄罗斯GLONASS卫星导航系统开始播发第一个CDMA体制的导航信号L3 OC,新的CDMA信号代表了GLONASS信号体制设计的新方向。介绍了L3 OC信号的导航电文,扩频码和调制方式,对L3 OC和GPS L5信号的信号结构和设计思想进行了比较,基于相关函数对L3 OC信号中的Kasami扩频码进行了性能剖析。基于电文解调、码环跟踪和载波环跟踪对L3OC信号可实现的导航性能进行了评估,评估结果表明GLONASSL3 OC信号与GPS L5信号性能接近,L3 OC信号具有较好的导航定位精度和鲁棒性。

一种新型的多址导航信号体制研究

本文从导航信号设计的决定性因素出发,论述了导航信号设计采用不同多址技术的优缺点。通过Locata新体制信号的组成及特征分析,说明Locata信号与GPS卫星导航信号的区别;并从新体制信号的相关性和互相关性研究出发,通过试验仿真分析了新体制信号与GPSC/A码信号的兼容性,最后给出新体制信号与GPSC/A码信号兼容接收应注意的问题。

深空测控系统测距信号体制分析

深空测控通信中,接收信号微弱,信号时延巨大,使得深空测控与地球轨道航天器的测控有很大差异,选择合理的测距信号体制,对深空测控系统具有极其重要的意义。在对NASA及ESA的几种测距信号体制进行介绍的基础上,分析比较了几种深空系统测距信号体制,并对深空测控系统测距信号体制提出初步想法。

基于信号体制的热噪声模型及对RAIM的影响

针对因信号体制因素带来的传统加权模型偏差问题,通过分析几种典型信号结构在接收机码跟踪环路跟踪精度上的差异性,提出基于信号体制的接收机伪距误差热噪声模型,推导各频点测距加权因子的产生方式.结合传统双频组合噪声方差估计,探讨新模型对加权接收机自主完好性监测(RAIM)性能及定位估计精度的影响.仿真测试表明,采用该模型能够优化提升RAIM故障检测率,提升各频点测距置信度水平,有效地保证定位精度.

GPS卫星信号体制研究

信号体制是卫星导航系统的基础和重要组成部分,本文首先简单地介绍卫星定位原理,接着从GPS卫星信号的组成入手,从导航码、测距码和载波三个方面对其进行详细的分析,并且简单地研究它们各自的特点。本文对于了解GPS及深入地学习导航有一定的指导意义。

GPS卫星导航信号体制的发展和设计比较研究

在GPS现代化计划的指导下,GPS卫星导航信号体制得到了不断发展和完善。本文分析总结了GPS卫星导航信号体制的发展和演进,研究了民用信号新增的L2C和L5,以及军用信号将采用的BOC调制,在此基础上对两个民用信号L2C和L5进行了比较研究。

低轨导航增强信号体制框架研究

低轨导航增强系统是实现全球范围内提供实时厘米级导航定位服务的重要技术途径和手段。与现有中高轨卫星信号体制设计不同,低轨导航增强信号体制设计面临其特定的需求和约束。针对低轨导航增强信号体制需求,提出低轨导航增强信号体制关键要素的约束,给出信号体制的建议和备选方案,开展150颗低轨星座加入后对现有GNSS系统的兼容性分析评估、对ITU相关决议/建议的满足度分析,相关结论为低轨导航增强信号体制的框架确定和频率协调工作提供了有力支撑和依据。

论北斗卫星导航系统信号体制的知识产权保护

对卫星导航信号体制进行知识产权保护具有必要性和必然性。采取怎样的策略和模式对其进行保护关系着北斗卫星导航系统的未来发展。卫星导航信号体制中包括各类装置、编码和方法,均可能符合专利客体的要求而在专利审批程序后获得专利保护;但是导航信号本身是否能获得专利,各国的立法和实践具有较大的差异。在对卫星导航信号体制的知识产权保护模式进行探讨,对美国和欧洲在卫星导航领域的知识产权保护策略进行分析的基础上,提出在北斗卫星导航系统信号体制的知识产权保护方面,中国应借鉴美欧的经验,基于北斗卫星导航系统的定位,明确对于卫星导航信号的专利保护,并采取相对宽松的知识产权保护策略以提升北斗卫星导航系统的竞争力,同时促进相关产业的发展。

中国区域定位系统信号体制

合理的信号体制对卫星导航系统实现导航、定位、测速、授时等功能和满足性能要求十分关键.从转发式卫星导航系统的技术特点和通信卫星的现有资源入手,研究卫星导航系统的载波特性、测距码性能、BOC调制技术、导航信息速率、纠错校验方法和信道资源分配等,得到CAPS采用C波段双频、复合测距码、粗码精码结合、BOC调制、分通道安排不同用户信息、与现有卫星导航系统兼容等结果.试验测试表明,目前的信号体制能够满足CAPS的要求.