伽利略E1信號(hào)采集與分析研究.pdf

1、由歐共體創(chuàng)建的伽利略(Galileo)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),與美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)的現(xiàn)代化共同成為當(dāng)前人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)。伽利略信號(hào)采用新型調(diào)制方式——二進(jìn)制偏移載波(Binary Offset Carrier, BOC)調(diào)制,降低了信號(hào)間的相互干擾,改善了定位性能,成為目前現(xiàn)代化衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展方向。伽利略E1信號(hào),因處于與GPS共享的頻段,且為民用重要頻段,因此極具研究?jī)r(jià)值。伽利略系統(tǒng)目前發(fā)射了代號(hào)分別為GIOVE-A和GIOVE

2、-B的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,運(yùn)行完好。本文針對(duì)GIOVE-A衛(wèi)星上發(fā)射的伽利略E1信號(hào),進(jìn)行信號(hào)仿真,信號(hào)采集,以及信號(hào)的后續(xù)處理工作。高精度伽利略衛(wèi)星信號(hào)作為信號(hào)解調(diào)算法和定位算法的數(shù)據(jù)源是伽利略應(yīng)用研究的前提條件,因此伽利略E1頻段衛(wèi)星信號(hào)的模擬對(duì)于高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的研發(fā)和測(cè)試提供真實(shí)的仿真環(huán)境有著積極的意義,目前國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面的研究尚欠缺。本文提出了兩種不同平臺(tái)下的伽利略E1中頻信號(hào)仿真方法,其多普勒頻移可調(diào),時(shí)長(zhǎng)可調(diào)并且信噪比可調(diào)。經(jīng)過(guò)信號(hào)分析

3、和捕獲實(shí)驗(yàn),證實(shí)生成的信號(hào)完全具備伽利略E1信號(hào)的特征,可用于接收機(jī)的定位解算。伽利略軟件接收機(jī)的前端部分是數(shù)據(jù)采集。本文在GPS接收機(jī)芯片基礎(chǔ)上,通過(guò)下變頻,串并轉(zhuǎn)換和采樣量化等一系列步驟,完成了對(duì)伽利略GIOVE-A衛(wèi)星信號(hào)的采集工作,并為后續(xù)的信號(hào)處理研究提供了可靠的真實(shí)數(shù)據(jù)源。伽利略軟件接收機(jī)的信號(hào)處理部分是其核心部分,包括信號(hào)捕獲,精捕獲,跟蹤和導(dǎo)航數(shù)據(jù)解調(diào)等。本文對(duì)以上部分進(jìn)行真實(shí)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理,并提出一系列不同于GPS的,

4、針對(duì)伽利略信號(hào)的改進(jìn)算法。傳統(tǒng)GPS信號(hào)捕獲算法包括串式搜索和FFT搜索法,但應(yīng)用到伽利略信號(hào)上效果不顯著。本文基于伽利略信號(hào)的特點(diǎn)和BOC調(diào)制的特性,提出周期擴(kuò)展的FFT搜索法和基于互相關(guān)、自相關(guān)特性的保留BOC調(diào)制捕獲算法。經(jīng)過(guò)真實(shí)信號(hào)處理表明,該算法可較好地適用于伽利略E1真實(shí)信號(hào)。在信號(hào)跟蹤環(huán)節(jié),傳統(tǒng)GPS信號(hào)跟蹤算法同樣不能很有效地適用于伽利略E1信號(hào),本文在傳統(tǒng)跟蹤算法基礎(chǔ)上針對(duì)BOC調(diào)制特點(diǎn)提出了一種改進(jìn)的超超前和超滯后跟

5、蹤環(huán)算法,結(jié)果表明該算法能夠有效地跟蹤出伽利略真實(shí)信號(hào),可得到待處理的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。伽利略E1信號(hào)具有不同于GPS的導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)。本文詳細(xì)介紹了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析了從跟蹤出的數(shù)據(jù)中解調(diào)出導(dǎo)航信息的方法,并解調(diào)出對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航信息。經(jīng)過(guò)分析驗(yàn)證,證實(shí)了解調(diào)出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的可靠性和正確性,可很好地用于后續(xù)的定位算法。綜上,本文對(duì)伽利略重要頻段E1頻段信號(hào)進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的仿真和數(shù)據(jù)處理研究,較好地解決了伽利略系統(tǒng)由于引入BOC調(diào)制帶來(lái)的一系列關(guān)鍵性問(wèn)題