【摘要】：北斗系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),它對我國的軍事、政治、經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。當(dāng)前,世界各大國都在大力推進(jìn)自己衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)代化進(jìn)程,我國北斗系統(tǒng)起步雖晚于美國GPS和俄羅斯GLONASS等系統(tǒng),但也于2018年12月宣布進(jìn)入全球時(shí)代。B1C信號作為一種民用全球信號,它采用不同于GPS系統(tǒng)及Galileo系統(tǒng)的一種全新時(shí)域調(diào)制方式。其與GPS系統(tǒng)的L1C信號及Galileo系統(tǒng)的E1OS信號有著相同的兼容互操作頻點(diǎn)。同時(shí),在全球各大導(dǎo)航系統(tǒng)倡導(dǎo)兼容與互操作性的需求下,賦予了B1C信號重要的研究價(jià)值。因此,對B1C信號的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及相關(guān)性能分析將是未來幾年的研究熱點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)對北斗三號B1C數(shù)字中頻信號硬件實(shí)時(shí)生成及其性能分析,本文結(jié)合現(xiàn)有的研究基礎(chǔ),對B1C信號模擬產(chǎn)生及其性能進(jìn)行分析,取得如下成果:(1)對GNSS調(diào)制信號所需的擴(kuò)頻通信體制、偽隨機(jī)序列及GNSS信號相關(guān)調(diào)制特性理論分析的基礎(chǔ)上,完成了傳統(tǒng)BPSK-R調(diào)制信號、全新的BOC調(diào)制信號及現(xiàn)代GNSS調(diào)制信號的功率譜、自相關(guān)特性的理論研究與仿真分析,并給出了相應(yīng)的總結(jié)。(2)根據(jù)北斗辦發(fā)布的B1C信號空間接口文件,基于Barker碼的優(yōu)良特性,采用100比特的虛擬數(shù)據(jù)對B1C信號導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,并完成了相應(yīng)的硬件模擬生成。針對B1C信號偽碼的產(chǎn)生,給出了一種節(jié)約硬件資源、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的雙端口生成方式,并對其進(jìn)行硬件生成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),同時(shí)還完成了載波及副載波生成的硬件實(shí)現(xiàn)。(3)針對B1C信號導(dǎo)頻分量的固有特性,改進(jìn)了一種易于工程實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、節(jié)省存儲資源的在線生成方案,很好地解決了信號處理中含有虛數(shù)運(yùn)算一類信號在硬件上難以實(shí)現(xiàn)的問題。此外,通過采取精密相位控制和時(shí)鐘控制,實(shí)現(xiàn)了B1C文件中所要求各分量間的相位關(guān)系和起始沿對齊關(guān)系,并完成了B1C信號的各分量及整個(gè)B1C信號的硬件實(shí)現(xiàn)。隨后基于MATLAB軟件平臺及頻譜儀、示波器等硬件架構(gòu),完成了調(diào)制過程的驗(yàn)證,并結(jié)合GNSS信號理論,對所設(shè)計(jì)的B1C信號的正確性進(jìn)行雙重驗(yàn)證,并對結(jié)果進(jìn)行分析。(4)對等長的Weil碼與gold碼序列從生成方式、自相關(guān)和互相關(guān)特性進(jìn)行了定性與定量分析,并給出了兩者相關(guān)極值的Welch下界和Levenshtein下界;此外,從B1C、L1C及E1 OS信號所采用的調(diào)制方式的角度,定性與定量分析了B1C、L1C及E1 OS信號之間的碼跟蹤性能,并給出了NELP和DP環(huán)路模型的CT-SSC分析表達(dá)式,同時(shí),還對環(huán)路模型的Cramer-Rao下界進(jìn)行了分析。對北斗三號B1C信號的模擬產(chǎn)生,所改進(jìn)的生成方案,不局限于導(dǎo)航信號處理領(lǐng)域,還可以推廣到涉及虛數(shù)運(yùn)算這一類信號處理當(dāng)中去,所生成的B1C信號,不僅可為國內(nèi)北斗系統(tǒng)接收終端提供硬件設(shè)計(jì)參考,同時(shí)也可為信號接收處理提供測試用信號。此外,對偽碼序列性能的分析結(jié)果,可作為GNSS新體制信號偽碼測距性能的評判參考,而對B1C、L1C和E1 OS采用的調(diào)制信號的碼跟蹤性能分析,可從本質(zhì)上揭示這三類信號的跟蹤性能,既能給現(xiàn)代GNSS系統(tǒng)間的兼容互操作提供評估參考,又能給GNSS現(xiàn)代化新體制接收機(jī)的終端設(shè)計(jì)提供指標(biāo)設(shè)計(jì)參考。
【圖文】：

第 6 章 總結(jié)與展望。在對整個(gè) B1C 數(shù)字中頻信號設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及其性能分析礎(chǔ)上，進(jìn)行總結(jié)，并指出文中的不足及下一步研究與改進(jìn)的地方。本文的組織結(jié)構(gòu)及各章節(jié)之間的關(guān)系如圖 1.1 所示：第2章：

其時(shí)域和頻域特性進(jìn)行仿真分析。旨在為后續(xù)關(guān)于 B1碼跟蹤性能分析奠定理論基礎(chǔ)。頻調(diào)制技術(shù)擴(kuò)頻通信技術(shù)是基于傳輸帶寬進(jìn)行定義的，它要求傳息自身帶寬的一種通信方式。其發(fā)明者是 Hedy Lamarr信及電子對抗系統(tǒng)[19]。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束，逐漸被利用到各 擴(kuò)頻調(diào)制理論擴(kuò)頻通信的基本過程是：在發(fā)射端，擴(kuò)頻函數(shù)將所傳列上，然后將信號帶寬延展至所需范圍。在接收端，的信息進(jìn)行解擴(kuò)，從而還原所傳輸?shù)男畔�，，其工作過程數(shù)據(jù)D射頻發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家授時(shí)中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN967.1

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本文編號：2628390