伽利略E1信號采集與分析研究.pdf

1、由歐共體創(chuàng)建的伽利略(Galileo)衛(wèi)星導航系統(tǒng),與美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)的現(xiàn)代化共同成為當前人們關(guān)注的研究熱點。伽利略信號采用新型調(diào)制方式——二進制偏移載波(Binary Offset Carrier, BOC)調(diào)制,降低了信號間的相互干擾,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,因處于與GPS共享的頻段,且為民用重要頻段,因此極具研究價值。伽利略系統(tǒng)目前發(fā)射了代號分別為GIOVE-A和GIOVE

2、-B的實驗衛(wèi)星,運行完好。本文針對GIOVE-A衛(wèi)星上發(fā)射的伽利略E1信號,進行信號仿真,信號采集,以及信號的后續(xù)處理工作。高精度伽利略衛(wèi)星信號作為信號解調(diào)算法和定位算法的數(shù)據(jù)源是伽利略應用研究的前提條件,因此伽利略E1頻段衛(wèi)星信號的模擬對于高動態(tài)接收機的研發(fā)和測試提供真實的仿真環(huán)境有著積極的意義,目前國內(nèi)關(guān)于這方面的研究尚欠缺。本文提出了兩種不同平臺下的伽利略E1中頻信號仿真方法,其多普勒頻移可調(diào),時長可調(diào)并且信噪比可調(diào)。經(jīng)過信號分析

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

4、針對伽利略信號的改進算法。傳統(tǒng)GPS信號捕獲算法包括串式搜索和FFT搜索法,但應用到伽利略信號上效果不顯著。本文基于伽利略信號的特點和BOC調(diào)制的特性,提出周期擴展的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)過真實信號處理表明,該算法可較好地適用于伽利略E1真實信號。在信號跟蹤環(huán)節(jié),傳統(tǒng)GPS信號跟蹤算法同樣不能很有效地適用于伽利略E1信號,本文在傳統(tǒng)跟蹤算法基礎(chǔ)上針對BOC調(diào)制特點提出了一種改進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信號,可得到待處理的導航數(shù)據(jù)。伽利略E1信號具有不同于GPS的導航電文結(jié)構(gòu)。本文詳細介紹了其結(jié)構(gòu)特點,分析了從跟蹤出的數(shù)據(jù)中解調(diào)出導航信息的方法,并解調(diào)出對應的導航信息。經(jīng)過分析驗證,證實了解調(diào)出的導航數(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,本文對伽利略重要頻段E1頻段信號進行了一系列系統(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)制帶來的一系列關(guān)鍵性問題