● 摘要
近年来随着GPS现代化、伽利略、格洛纳斯以及北斗卫星导航系统的升级和建设,卫星导航时代已从单纯的美国GPS时代向GNSS时代转变,受卫星信号频率资源和频带资源的限制和用户对卫星接收机的高性能要求,新的信号体制方式也应运而生。从传统的BPSK调制向更先进的BOC、MBOC、TDDM-BOC、AltBOC、TD-AltBOC等调制方式进行转变。新型导航信号源不仅可为GNSS接收机的研制开发及测试提供仿真环境,同时也可以用于卫星导航系统性能验证,为最终确定系统方案及参数提供仿真依据。特别是对于我国正在建设中的北斗导航系统,新型信号模拟源能够为地面系统的研制、建设和测试提供一个可靠、稳定、准确、灵活和易用的仿真及测试环境,能够全面地检测地面系统的功能和性能指标是否满足研制要求。
本文首先对GPS的L1C/A码信号基本结构和产生原理进行简要介绍,分析GPS信号模型及信号格式,其次对新型导航信号的调制原理分别做了具体的介绍,并对扩频码Gold码和Weil码生成详细描述,接下来分别基于Visual C++和PXI架构平台实现新型信号中频信号和射频信号模拟源。
在开发VC平台下的软件模拟器过程中,首先对新型信号建立了统一的模型,针对建立的模型分别对各种不同信号进行描述,然后建立软件模拟器总体结构设计,对导航电文生成、扩频码生成和中频信号实现分别给出了设计方案。
基于PXI架构的新型信号模拟源实现是基于PXIe5644R矢量信号收发仪,通过LabVIEW上位机编程和LabVIEW FPGA模块实现TMBOC,TDDMBOC,AltBOC,TD-AltBOC调制方式的射频信号。
最后通过生成信号的频谱图以及接收机能否正确捕获和跟踪,来验证软件中频信号模拟器和基于PXI架构射频信号模拟源产生信号的正确性。