衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量異常模擬技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國的衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)發(fā)展的日益繁榮和導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，完善我國衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測體制的需求日益強(qiáng)烈。目前我國的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測體制不完善，導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測能力較弱，也不具備干擾檢測和告警的能力，因此導(dǎo)航信號各種異常情況的研究必然是我國導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的迫切需求。本文的研究成果可以為導(dǎo)航異常信號的研究提供技術(shù)支撐，為我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。
　　導(dǎo)航系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確性很大程度上取決于導(dǎo)航衛(wèi)星的信號質(zhì)量，當(dāng)導(dǎo)航信

2、號在空間傳播時受到干擾或者衛(wèi)星的硬件設(shè)備異常工作時，衛(wèi)星信號波形會出現(xiàn)失真的情況，這些異常會使用戶接收機(jī)的定位精度下降，情況嚴(yán)重的甚至?xí)褂脩羰ザㄎ荒芰?。?jīng)過調(diào)研與分析，衛(wèi)星導(dǎo)航信號從產(chǎn)生到接收的過程中會出現(xiàn)電文異常、衛(wèi)星星鐘異常、載波異常、偽碼異常、I/Q支路正交性異常、帶外抑制異常、帶內(nèi)雜散異常、等效全向輻射功率異常等情況。本文重點(diǎn)是在GPS L1模式下對上述異常中的4種情況——偽碼異常（TMA、TMB、TMC）、載波異常、I/Q

3、支路正交性異常和帶內(nèi)雜散異常的原理及仿真進(jìn)行研究，并對異常信號的模擬實(shí)現(xiàn)進(jìn)行的說明和分析。
　　文章首先介紹了導(dǎo)航信號模擬器發(fā)展?fàn)顩r以及異常導(dǎo)航信號的研究現(xiàn)狀，明確了導(dǎo)航信號異常情況研究的意義；其次，本文介紹了GPS信號的結(jié)構(gòu)以及信號的特性，以及C/A碼發(fā)生器原理和直接頻率合成技術(shù)原理，為后文的異常信號的實(shí)現(xiàn)打下理論基礎(chǔ)；接著，本文對導(dǎo)航信號異常模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理、系統(tǒng)設(shè)計等進(jìn)行了詳細(xì)闡述，重點(diǎn)是對基帶單元的組成和基帶單

4、元的工作原理的說明；然后，本文說明了4類導(dǎo)航信號異常情況（包括偽碼波形異常、載波異常、I/Q支路正交性異常和帶內(nèi)雜散異常）的產(chǎn)生機(jī)理和在Matlab、Quartus SignalTap II中進(jìn)行的時域、頻域仿真與分析；最后，給出各類信號異常情況的工程實(shí)現(xiàn)方法，對各類導(dǎo)航異常信號硬件實(shí)現(xiàn)后的頻域頻譜圖和時域波形圖進(jìn)行展示和說明，并與第4章的各類異常情況的Matlab仿真圖進(jìn)行對比和分析，并得出結(jié)論。
　　本文中課題研制任務(wù)來源于國

5、家“863”主題項目中的課題1“多模導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測總體與模擬測試系統(tǒng)研發(fā)及示范”：目的是為了搭建多模導(dǎo)航異常信號模擬環(huán)境，為多模導(dǎo)航信號服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測提供必要的測試條件。本課題的主要工作是在已有的正常導(dǎo)航信號模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行異常信號模擬。首先，結(jié)合FPGA的工作特點(diǎn)和Verilog語言的編程特色在Matlab上進(jìn)行算法研究和仿真；然后，運(yùn)用Verilog語言編程在Quartus II軟件平臺實(shí)現(xiàn)異常信號模擬算法并進(jìn)行功能仿真；接著，將程