多模GNSS兼容與互操作技術(shù).pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）是現(xiàn)今信息領(lǐng)域發(fā)展的方向之一。由于其可以為用戶提供高精度、實(shí)時(shí)性的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，使其成為世界強(qiáng)國(guó)間新一輪的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。為了擺脫對(duì)其他國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴，避免受制于人，世界各國(guó)、各地區(qū)和組織都在積極發(fā)展建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)占用的頻帶資源幾乎都處在寶貴的L波段，這必然會(huì)引起不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的干擾問題；與此同時(shí)，

2、如果對(duì)GNSS進(jìn)行組合使用，能夠增加可見衛(wèi)星數(shù)目，從而為用戶提供更優(yōu)越的服務(wù)性能。因此，GNSS兼容互操作問題正逐漸成為本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文通過理論研究和仿真分析相結(jié)合的方法，在介紹GNSS信號(hào)基本模型和特性的基礎(chǔ)上，完善了GNSS兼容性評(píng)估理論、設(shè)計(jì)了GNSS互操作性評(píng)估理論，并使用Matlab編寫兼容互操作分析軟件進(jìn)行仿真，主要的研究工作包括以下三個(gè)方面：
　　1）對(duì)傳統(tǒng)GNSS兼容性評(píng)估算法存在的不足進(jìn)行分析，并研究了解決

3、方案。針對(duì)兼容性閾值模糊的情況，考慮捕獲、碼跟蹤、載波跟蹤及數(shù)據(jù)解調(diào)四個(gè)接收機(jī)信號(hào)處理過程，對(duì)保證各過程順利處理所需的最小載噪比進(jìn)行了分析研究，將這四者的最大值選擇作為兼容性閾值，并求出指定參數(shù)下COMPASS系統(tǒng)的兼容性閾值。為了解決兼容性評(píng)估參數(shù)單一，且不能對(duì)碼跟蹤性能進(jìn)行評(píng)估的問題，使用碼跟蹤譜分離系數(shù)概念，將頻譜分離系數(shù)概念延伸到干擾系數(shù)，分析干擾信號(hào)和期望信號(hào)的參數(shù)對(duì)干擾系數(shù)的影響，并給出GNSS的B1/L1/E1頻段所有導(dǎo)航

4、信號(hào)之間的干擾系數(shù)。
　　2）從信號(hào)性能和服務(wù)性能層面設(shè)計(jì)互操作性評(píng)估方案。在信號(hào)性能層面上，使用信號(hào)接收功率的效率、捕獲檢測(cè)概率、捕獲時(shí)間三個(gè)指標(biāo)對(duì)BPSK-R(1)、BOCs(1,1)、BOCc(1,1)三種調(diào)制方式信號(hào)的性能進(jìn)行評(píng)估。在服務(wù)性能層面上，在選取精度因子、定位精度、以及完好性為評(píng)估參數(shù)的基礎(chǔ)上，使用評(píng)估參數(shù)可用性和連續(xù)性的概念對(duì)評(píng)估參數(shù)進(jìn)行量化，使用加權(quán)的方式對(duì)參數(shù)的可用性和連續(xù)性進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算。最終從時(shí)間和空間對(duì)

5、單系統(tǒng)和多系統(tǒng)組合情況下的GNSS互操作性能進(jìn)行評(píng)估分析。
　　3）在Matlab平臺(tái)開發(fā)出可以靈活配置的GNSS兼容互操作分析軟件，并使用此軟件對(duì)GNSS兼容互操作性進(jìn)行定量定性的仿真研究。從GNSS兼容性評(píng)估結(jié)果可以看出：GPS和GALILEO系統(tǒng)雖然對(duì)COMPASS系統(tǒng)造成了干擾，但干擾后COMPASS系統(tǒng)的載噪比輸出仍在其兼容性閾值之上，因此，GPS和GALILEO系統(tǒng)是對(duì)COMPASS來(lái)說(shuō)是兼容的。除此之外，可以發(fā)現(xiàn)CO

6、MPASS系統(tǒng)內(nèi)的自干擾小于GPS對(duì)COMPASS系統(tǒng)的干擾，但是大于GALILEO系統(tǒng)對(duì)COMPASS系統(tǒng)的干擾。從GNSS互操作性評(píng)估結(jié)果可以看出：在有限帶寬的情況下，BPSK-R(1)在接收功率的效率、捕獲檢測(cè)概率、捕獲時(shí)間三個(gè)方面均具有最佳性能，BOCs(1,1)次之，BOCc(1,1)的性能最差。從 GNSS服務(wù)性能上來(lái)看，組合使用GNSS可以優(yōu)化衛(wèi)星的幾何布局，對(duì)單系統(tǒng)覆蓋不佳的區(qū)域進(jìn)行彌補(bǔ)，從而在時(shí)間和空間上都大幅度提高G