干扰环境下基于BDS的民航空管授时系统关键技术研究
作者单位:中国民航大学
学位级别:硕士
导师姓名:刘瑞华;王雪
授予年度:2023年
学科分类:08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程]
主 题:北斗卫星导航系统 空管授时干扰评估 自适应滤波算法 单差载波相位时间传递
摘 要:随着卫星导航技术的普遍应用,民航空管系统中设备众多、地域分布较广,北斗卫星导航系统因其覆盖范围广、定位授时精度高而被广泛应用,不仅是民航设备之间的时间传递,还包括空管设备受到干扰后的定位授时技术。空管用户接收机是利用卫星技术授时的重要组成部分,也是最容易受到各种干扰影响的部分,因此评估干扰对接收授时性能的影响对于研究民航空管授时系统的可靠性具有十分重要的意义。本文在分析北斗空管授时干扰源的基础上,逐步进行了不同干扰对接收机信号处理的影响评估以及研究干扰环境下基站的授时性能,最后提出可实际应用的干扰抑制算法,主要工作如下:第一,描述了北斗卫星导航授时系统的组成部分及工作流程,分析了典型干扰信号的产生及经北斗接收机相关器的输出功率。同时建立干扰评估体系,分别采用捕获概率、平均捕获时间、码跟踪误差、载波跟踪误差、误码率、伪距测量误差来评估不同干扰对北斗接收机捕获、跟踪、授时解调性能的影响。第二,根据民航授时系统特性,选取单差载波时间传递算法,分析单差载波相位时间传递算法原理及优缺点,选取典型测站,对不同基线下两站点的时间传递精度及稳定度进行评估;同时利用战时干扰环境实例及地面跟踪站的IGS数据,分析受干扰情况下站点的授时精度及时间传递稳定度。第三,阐述对民航空管授时系统影响较大的干扰信号,并对含干扰信号进行干扰抑制;研究传统自适应滤波算法,并利用箕舌线函数对自适应最小均方算法进行改进,仿真分析算法性能,最后结合北斗接收机信号处理性能指标对改进算法进行验证,加入干扰算法后的接收机跟踪误差收敛更快且误差较小,定位及授时精度相较未抑制之前提升近3倍,且稳定度更好。