【摘 要】
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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为一个国家现代智能信息化发展的重要基础设施。在近40年来,卫星导航在国家国防安全、社会经济发展以及人民日常生产生活等领域都发挥着越来越重要的作用。GNSS导航信号从卫星传到用户两万公里左右的传输过程中存在着复杂的空间电磁环境,且由于系统脆弱性,系统突发事故等,为了保证系统信号的可靠安全,需要对卫星信
【基金项目】
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GNSS干扰识别技术研究,国家重点研发计划“城市区域及重点设施GNSS干扰测与定位新技术及应用示范”项目课题 3,2018YFB0505103,2018.05-2021.04;
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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为一个国家现代智能信息化发展的重要基础设施。在近40年来,卫星导航在国家国防安全、社会经济发展以及人民日常生产生活等领域都发挥着越来越重要的作用。GNSS导航信号从卫星传到用户两万公里左右的传输过程中存在着复杂的空间电磁环境,且由于系统脆弱性,系统突发事故等,为了保证系统信号的可靠安全,需要对卫星信号质量进行全方位的评估。本文主要围绕GNSS信号质量的监测与评估开展研究,所开展的工作主要包括:1、深入调研了国内外GNSS信号质量监测评估技术的研究现状与发展,根据目前GNSS系统的信号体制与调制技术,从影响GNSS信号质量的因素考虑,将涉及GNSS信号质量影响因素分为系统相关、空间传输环境、电磁干扰三个层面进行研究分析。2、研究信号质量评估方法,对比不同评估方法的评估方式与技术,根据项目实际需求,采用基于监测接收机评估方法。本文主要对信号载噪比与数据利用率、卫星信号电文监测、系统信号连续性与可用性的长期分析、GNSS信号观测量、信号空间环境、信号完好性等6项评估内容和技术进行了论述分析,并给出了详细的计算过程。在信号完好性评估方面,针对传统的基于阈值的故障识别对于双星卫星故障判断存在着较低的识别率的问题,本文构造和改进了奇偶矢量算法的故障特征平面,消除故障卫星矢量叠加引起的误判,提高了双星故障识别率。3、设计开发了基于FPGA+DSP架构的信号质量监测评估接收机,对硬件电路和软件设计进行了介绍。针对多频点信号的监测,开发新一代的射频前端电路模块,同时增强了前端射频电路性能。针对在信号质量较差情况,采用一种弱信号环境下的稳定跟踪环路设计的方案,在载噪比低于28d B-Hz时,实现了信号参数的重构,保证接收机能稳定地输出观测数据。针对出现信号质量突然降低导致信号失锁,传统的信号捕获方法存在速度较慢的问题,本文改进了一种折叠匹配滤波器快速捕获的方式,在降低硬件资源计算消耗的同时,实现了对信号的快速重新捕获。4、开发了信号质量软件监测评估模块,利用监测评估接收机与模拟器形成闭环回路和卫星观测网站数据对评估方法进行实际的测试。经过8个信号质量监测评估软件模块测试验证,表明本文所研究的GNSS信号质量评估测试方法具备完善的信号质量评估功能,有利于GNSS信号质量评估的研究。
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