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)時性的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，使其成為世界強(qiáng)國間新一輪的競爭焦點(diǎn)。為了擺脫對其他國家衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴，避免受制于人，世界各國、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，這必然會引起不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的干擾問題；與此同時，

2、如果對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信號基本模型和特性的基礎(chǔ)上，完善了GNSS兼容性評估理論、設(shè)計了GNSS互操作性評估理論，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方面：
　　1）對傳統(tǒng)GNSS兼容性評估算法存在的不足進(jìn)行分析，并研究了解決

3、方案。針對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)四個接收機(jī)信號處理過程，對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。為了解決兼容性評估參數(shù)單一，且不能對碼跟蹤性能進(jìn)行評估的問題，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)，分析干擾信號和期望信號的參數(shù)對干擾系數(shù)的影響，并給出GNSS的B1/L1/E1頻段所有導(dǎo)航

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

5、單系統(tǒng)和多系統(tǒng)組合情況下的GNSS互操作性能進(jìn)行評估分析。
　　3）在Matlab平臺開發(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兼容性評估結(jié)果可以看出：GPS和GALILEO系統(tǒng)雖然對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COMPASS來說是兼容的。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COMPASS系統(tǒng)的干擾，但是大于GALILEO系統(tǒng)對COMPASS系統(tǒng)的干擾。從GNSS互操作性評估結(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、捕獲檢測概率、捕獲時間三個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)性能上來看，組合使用GNSS可以優(yōu)化衛(wèi)星的幾何布局，對單系統(tǒng)覆蓋不佳的區(qū)域進(jìn)行彌補(bǔ)，從而在時間和空間上都大幅度提高G