● 摘要
世界范围内多个全球导航卫星系统(GNSS)包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和我国北斗卫星系统,正在历经升级或建设的快速发展。新的GNSS系统建设与已有系统升级为以提高导航系统性能为准则的导航信号(包括导航电文)设计提供了机遇。GNSS用户对于卫星导航信号在通信层面的需求优先于导航层面,使导航电文设计的重要性此前未受到应有的重视。
本文的研究工作是设计GNSS导航电文设计与分析评估软件,支持已有电文展示,实现用户自定义配置电文,并对与导航电文相关的首次定位时间、解调门限、完好性和精度等性能进行分析。
首先,实现已有电文的展示和绘制。主要处理了三个方面的问题——如何存储电文的结构和参数信息,如何根据用户的选择读取所需电文的结构和参数信息以及如何根据读取的信息绘制电文。选用语法结构与电文结构相契合的XML文件完成电文结构和参数数据的存储,建立4个二维矩阵用来读取电文参数的名称、长度、位置和比例因子信息,并通过VC++的绘图函数完成电文的绘制。
其次,支持用户自定义配置电文。结合已有电文在结构和参数方面的特点,设计出一套全面的、用户易于接受的电文自定义配置方案,并通过软件实现。当前的用户自定义配置方案可以配置出目前全部已有电文的结构,并在此之上有所创新。
最后,对已有电文进行性能分析。结合实际数据对与GNSS电文设计相关的首次定位时间、解调门限、完好性与精度等导航性能进行分析与评估。计算出了所有已有电文的首次定位时间,其中CNAV-2效果最好;分析解调门限与数据速率和误比特率的关系;并结合实际数据计算水平/垂直保护级和参数表示精度以及定位精度。