70北斗接收机的部分算法与定位误差研究

发布时间：2016-12-20 18:09

本文关键词：北斗接收机的部分算法与定位误差研究，由笔耕文化传播整理发布。

２ＰｓＫ调制，经调制后Ｉ与Ｑ支路的比特流在合成器；图２．１１；２．３．２北斗卫星的信号调制；由于０ＱＰＳＫ能避免发生１８０；图２．１１北斗卫星信号的调制原理图；由图２．１ｌ可见，１支路和Ｑ支路的信息分别进行编；４．０８Ｍｂ／ｓ的短ＰＭ码（Ｋａｓ锄ｉ序列）和长；频信号，；Ｉ路扩频信号经过半个ＰＮ码片的时间延迟以后采用Ｂ；弦调制，Ｑ路扩频信号直接进行ＢＰｓＫ余弦

２ＰｓＫ调制，经调制后Ｉ与Ｑ支路的比特流在合成器进行矢量合成后输出。跟ＱＰｓＫ正交调制器比较，０ＱＰｓＫ调制器还多了个差分编码器。其原理如

图２．１１。

２．３．２北斗卫星的信号调制

由于０ＱＰＳＫ能避免发生１８０。的相移，所以北斗卫星对广播信息采用ＯＱＰｓＫ的调制方式，其１支路采用正弦调制，Ｑ支路采用余弦调制。其调制二进制信号采用非归零码“１，一１”。“１”的初相为Ｏｏ，“一１”的初相为１８０。。

图２．１１北斗卫星信号的调制原理图

由图２．１ｌ可见，１支路和Ｑ支路的信息分别进行编码，通过基带信号产生器产生码速率为１６ｋｂ／ｓ的非归零双极性信号，然后分别与码速率均为

４．０８Ｍｂ／ｓ的短ＰＭ码（Ｋａｓ锄ｉ序列）和长州，码（Ｇｏｌｄ序列）相乘，产生扩

频信号，

Ｉ路扩频信号经过半个ＰＮ码片的时间延迟以后采用ＢＰＳＫ进行正

弦调制，Ｑ路扩频信号直接进行ＢＰｓＫ余弦调制，最后Ｉ、Ｏ两路信号相加后进入信道。

如图２．１ｌ，我们可以得到最后发射信号的数学表达式：

ｓ妒Ａ［ｄ。（ｔ一们）ｃ。（ｔ－舭）ｓｉｔｌ∞。什ｄ：（ｔ）ｃ：（ｔ）ｃｏｓ∞。ｔ］

矾ｅ）——１支路基带信息，取值＋１或一１；ｄ：Ｏ）——Ｑ支路基带信息，取值＋１或一１；

１７

（２—９）

ｑ（ｆ）——

Ｋａｓ锄ｉ码；

ｃ：Ｏ）一Ｇｏｌｄ码；

ｓｉｎ【ｏ。ｔ，ｃｏｓ∞。ｔ——Ｉ、Ｑ支路调制的载波信号；Ａ——幅值。

２．３．３北斗卫星的信号解调

因为北斗卫星发出的信号中，１支路包含着卫星的位置信息和发射信号的系统时刻等广播信息，Ｑ支路则不含任何有用的信息。所以只对Ｉ路信息进行解调，可采用ｃｏｓｔａｓ环进行解调。原理如图２．１２。

信息

相器

图２．１２北斗卫星信号的解调原理

其数学计算原理为：接收机前端收到的信号是ｓ（ｆ），

ｓＯ）＝±４ｐ。（ｆ一△／２）ｃ。（ｆ一△／２）ｓｉｎ国。ｆ＋ｄ：０）ｃ：ｅ）ｃｏｓ６％ｆ】（２．１０）

在科斯塔斯环分为上下两个支路：

，支路：ｓｐ）?ｓｍ幢ｆ＋妒）

＝±爿ｐ，Ｏ一△／２ｋ。（ｆ一△／２）ｓｉｎ６％ｆ＋ｄ：（ｆｋ：Ｏ）ｃｏｓｃ％ｆ】?ｓｉｎ（国。ｆ＋ｐ）

＝±爿西Ｏ一△／２扣ｌＯ一△／２）ｓｉｎ∞，ｓｉｎ０Ｉｆ＋妒）±４ｄ２０≯２０）ｃｏｓ吐，ｓｉｎ０Ｉｆ＋妒）

＝±詈ｄ，Ｏ一△／２）ｑＯ一△／２）［ｃｏｓ（２ｑｆ＋ｐ）＋ｃｏｓＰ】

±要ｄ：ｏ）ｃ：（ｆ）【ｓｉｎ（２ｑｆ＋ｐ）＋ｓｉｎ妒】

（２－１１）

经过低通滤波（ＬＰＦ）后得

＝±詈ｄ。（ｆ州２）ｃ。ｏ＿△／２）ｃ。ｓ妒＋±导ｄ：№（ｒ）ｓｉｎｐ（２－１２）

与本地ＰＮ码ｃ，（ｆ一△／２）相乘后得土罢矾。一△／２）ｃ。ｓ妒

（２—１３）

同理，得到Ｑ支路

±詈ｄ。ｏ州２）ｓｍｐ

（２＿１４）

，支路与ｇ支路得到

等ｓｍ２ｐ，

（２—１５）

当妒很小时，ｓ．ｍ２妒ｚ２ｐ。上式变为譬ｐ。就用这个值来控制Ｖｃｏ的

输出频率。

当ｐ很小时，ｃｏｓ妒＝１（２—１０）式变为±昙而Ｏ一△／２），就是我们所要的

信息。

２．４导航电文２．４．１导航电文的作用

广播轨道信息主要根据分析解析轨道时刻之前的卫星观测资料，通过求解卫星轨道方程得到未来卫星的轨道参数。所以这种轨道信息可在进行北斗卫星观测时实时得到，这也就是广大用户在导航定位中接收卫星信号所得到的导航电文。因为同多以前卫星跟踪资料预报得到的轨道信息，所以随时间的推移，预报轨道会偏离实际轨道，导航和定位的精度较低。

导航电文是卫星以二进制码的形式发送给用户的导航定位数据，故又称为数据码，或Ｄ码。它包括的内容主要有：系统时间与中国ｕＴｃ差、卫星位置、卫星速度、电波传播模型参数等。

２．４．２导航电文的格式

根据系统选择的信道传输体制和信息在传输过程中需要进行加密处理，同时，考虑到便于接收端对信号的捕获跟踪的要求，系统的出站信号形式为

哈尔滨工程大学硕士学位论文

伪码直接序列扩频，双信道０ＱＰｓＫ调制的信号，Ｉ、Ｑ两支路的信号功率

可根据需要进行调整，信息的传输在时域上以超帧、子帧和段的结构形式划分，如下所示。

（１）超帧：每一超帧包括１９２０（即ｋ－１９２０）个子帧。一超帧传播的时间为一分钟。

表２．１超帧的格式

（２）子帧：每一帧的传播时间约为３１．２５ｍｓ。每一子帧有２５０ｂ“组成，码片长Ｔｃ＝１２５ｕｓ。其中１支路子帧用于传输定位、通信、标校、广播或其他公用信息。

１支路信号格式如表２．２：

表２．２

帧标志

分帧号

ｌｌ

１支路信号格式

ＩＤｌ

ＩＤ２２１

公用

１２

广播

４ｂｎ

抑制

２

信息类别

８ｂｉｔ

数据块

１４２

ＣＲＣ１６

卷尾

６ｂｉｔ

帧标志

７ｂｉｔ

２１ｂｉｔ

ｂｊｔｂｈｂｉｔｂｉｔｂ“ｂｉｔ

１）帧标志７ｂｉｔ，指示本帧开始；

２）分帧号１１ｂｉｔ，，表明本帧属于所在超帧的哪一帧；３）公用１２ｂｉｔ＇用于搭载其他系统信息；

４）广播４ｂｉｔ，用于播发本系统的广播信息，广播信息内容如表２＿３；５）抑制２ｂｉｔ，用于指示信道过载时中心控制系统对用户机的入站申请抑制；

００无抑制，０１抑制第一级，１０抑制第１、２级，１１抑制第三级；

６）Ｄｌ

７）ＩＤ２

２ｌｂｉｔ，为该帧Ｑ支路信息收信用户地址。每个用户机多有一２１ｂｉｔ，为该帧１支路信息收信用户地址；

个卫星控制中心所给的专用地址（ＩＤ）；

８）信息类别８ｂｉｔ和数据块：包括定位、通信、标校等的信息数据；

哈尔滨工程大学硕士学位论文

９）

ｃＲｃ

ｌ６ｂｉｔ．信息编码循环冗余校验。

表２．３北斗广播信息

类别

授时信息

电波修正

重播

其它

出站１．５

６．７

８－１２

１３

１４－３４

３５－４６４７－５３

５４－１１７１２９．２４４

２４５．１９２０

帧

帧号帧

时

帧

闰

帧时差

４ｂｉｔ

帧卫星

号

４

Ｘ２８ｂｉｔ

帧帧卫星速度

帧帧

帧内容

卫星位置时延电波传播修正模型参数ａｏ．ａ１５

重播前

１１７

刻

ｂｎ

２０ｂｉｔ

秒

８ｂｉｔ

ＹＺＸＹＺＡ０

Ａ１１６

１６

Ａ１５１６

待定

２８ｂ．ｔ

２８ｂｈ

１６ｂｈ

１６１６ｂｈ

２８ｂｉｔ

１６

帧信息

ｂｎ

ｂｎｂｈｂｈｂｈｂｈ

２．５本章小结

本章介绍了北斗卫星的扩频信号Ｋａｓａｍｉ小集码和Ｇｌｏｄ码。本文详细讨论了两种扩频码的特点，给出了特征多项式，并画出了其编码结构。本章还讨论了ＯＱＰｓＫ的调制解调方式。指出了其特点，对后面的信号解调起到了基础作用，同时，本章还介绍了北斗导航电文的格式，这对后面的定位解算有着重要的作用。

总之，本章是整个全文的基础，为后面的算法以及定位解算打下铺垫。

下载地址：70北斗接收机的部分算法与定位误差研究_图文.Doc

　　【】