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题目:GNSS信号模拟器导航电文及状态参数产生方法的研究与实现

关键词:卫星导航信号模拟器;GNSS;导航电文;误差;信号状态参数

  摘要

GNSS信号模拟器模拟各种环境下接收机天线前端接收到的卫星导航系统播发的导航卫星信号,可以为接收机的研制开发、测试提供仿真环境;还可以与导航卫星信号接收模拟器一起实现对GPS/COMPASS/GALILEO卫星导航系统的导航体制和相应信号接收方法及性能的验证。本文充分整合已有的研究成果,将模型研究和系统实现相结合,对GNSS卫星导航信号模拟器的软件部分的关键技术进行了深入研究,所作的工作和取得的主要成果如下:根据GNSS卫星导航信号模拟器的功能需求分析了模拟器的系统构成,介绍了软件部分的功能构成、工作原理以及实现方案。主要探讨了GPS卫星导航系统导航电文的生成方法,重点研究了利用已知星历计算系统仿真时刻轨道参数的方法,并根据系统需求,在详细介绍GPS导航电文结构的基础上,讨论了利用已知星历确定其它各参数的方法。同时对COMPASS卫星导航系统导航电文的生成提出了解决方案。分析了卫星状态的计算方法,重点研究了针对地球旋转效应对卫星运行加速度进行修正的方法。分析了卫星信号在空间段、传播段和用户段各种误差的影响下,导航卫星信号在到达接收机天线前端时的状态,并针对硬件信号调制卡计算了相应参数控制字。最后为降低大系统研制的风险,在中频段对模拟器进行原理性的验证,提出了在计算机软件中将信号状态参数和导航电文模拟卫星信号调制、发射,经过空间传播,最后由接收机射频前端处理,生成GPS系统数字中频信号数据的方法,主要包括扩频调制、上变频调制、无线信道传播、下变频、滤波、采样过程的模拟。