采样噪声对北斗全球信号测距误差的影响分析

作     者：胡梅 李晓宇 陈建云 Hu Mei;Li Xiaoyu;Chen Jianyun

作者机构：国防科技大学智能科学学院 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2019年第40卷第9期

页      面：180-188页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家二代导航重大专项(0303010801)项目资助 

主　　题：北斗全球信号 采样噪声 测距误差 量化噪声 热噪声 

摘      要：随着北斗卫星导航系统的全球化,基于软件定义无线电的北斗接收机在北斗导航定位中的应用越来越广泛。但是北斗接收机在实时动态差分等高精度测量应用场景下,其基带采样ADC受到采样时钟抖动影响,再叠加固有的量化噪声和热噪声,对北斗信号的扩频测距精度产生不可忽略的影响。本文首先针对北斗公开的B1I、B1C、B2I、B2a和B3I 5种全球信号,描述了ADC采样中时钟抖动、量化噪声和热噪声等采样噪声的数学模型,提出了影响测距的信噪比综合公式,再通过载噪比进而得出测距误差的一般表达式,并给出了高精度测量要求下不同参数选择的工程化定量分析方法,然后针对不同参数对北斗信号测距误差的影响进行了仿真分析,仿真结果表明,在0.6 cm的测距误差目标下,要求时钟抖动不大于45 ps,接收机中心频率不大于80 MHz,带宽不小于25 MHz,量化位数不少于7位,载噪比不小于30 dB。最后,针对北斗B2I信号进行了实测实验,在时钟抖动为35 ps,接收机中心频率61.38 MHz,带宽32 MHz,量化位数12位,载噪比67 dB时,解算的测距误差为0.41 cm,验证了本文方法的有效性。