基于BOC调制的导航信号精密模拟方法研究

论文摘要

随着全球导航卫星系统的快速发展及其在国民经济中发挥越来越重要的作用,各国都开始大力发展自己的卫星导航系统。而随着卫星导航系统的增多,各个系统之间的兼容与互操作成为了一个亟需解决的问题,BOC调制方式的提出很好地解决了该问题。基于BOC调制的卫星导航信号精密模拟也成为了模拟源发展的基础,因为高精度的导航信号模拟对于信号体制方案的验证、用户设备的研制、生产和测试具有重要意义。本文以我国的北斗二代导航信号模拟源研制为背景,开展基于BOC调制的导航信号精密产生的研究,主要内容包括:(1)对精密时延产生方法进行了深入的分析与仿真。基于数字延迟滤波器的精密时延产生方案与基于查询表的精密时延产生方案是本文研究的重点,仿真结果表明这两套方案的延迟精度都能达到0.02ns。(2)对影响导航信号生成中的卫星轨道模型进行了建模,并结合BOC调制与精密时延生成方法对多径效应进行了建模与仿真,仿真结果表明BOC调制能够有效地降低多径误差。(3)构建了信号测试系统。该系统的构建是基于CPCI总线,采用数据采集回放的方式对生成的信号进行测试。首先利用软件的方式产生导航信号的基带数据,然后将基带数据通过高速DA输出卡变换为中频模拟信号,中频模拟信号再通过数据采集回放系统变为数字信号被存储在磁盘阵列上,最后利用Matlab对磁盘阵列上的数据进行分析。测试结果表明,生成的导航信号频谱与理论分析结果一致。本文初步实现了基于BOC调制的导航信号模拟,并且构建了信号体制测试系统,对于我国多体制、高性能模拟源的研制和卫星导航事业的发展具有推动作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 BOC 调制的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 BOC 调制的原理与性质
• 2.2.1 BOC 调制的数学表达形式
• 2.2.2 BOC 调制的功率谱与自相关函数
• 2.3 MBOC 调制
• 2.3.1 CBOC 调制
• 2.3.2 TMBOC 调制
• 2.3.3 MBOC 调制功率谱密度和自相关函数
• 2.4 SinBOC 调制和CosBOC 调制
• 2.4.1 数学表达式
• 2.4.2 功率谱与自相关函数
• 2.5 AltBOC 调制
• 2.6 本章小结
• 第三章 精密时延生成方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于码NCO 的DDS 精密时延生成方法
• 3.3 基于数字延迟滤波器精密时延生成方法
• 3.4 基于查询表的精密时延生成方法
• 3.4.1 脉冲成形技术
• 3.4.2 多采样率数字信号处理
• 3.4.3 延时实现方案
• 3.4.4 延时精度分析
• 3.5 DDS 输出信号误差分析
• 3.5.1 DAC 电路特性的影响
• 3.5.2 时钟特性的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 BOC 导航信号模拟中的环境因素仿真
• 4.1 引言
• 4.2 卫星轨道仿真模型
• 4.3 多径效应仿真
• 4.3.1 多径效应的概念
• 4.3.2 多径效应的模型
• 4.3.3 多径误差仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统实现
• 5.1 引言
• 5.2 信号生成单元的软件实现
• 5.2.1 信号生成单元的功能
• 5.2.2 信号生成单元流程与参数设置
• 5.2.3 Galileo 系统E5 信号的具体实现
• 5.3 高速DA 输出卡介绍
• 5.4 测试系统构建与测试
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果