北斗空间信号畸变对差分用户的影响

作     者：叶志深 

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：2OS畸变模型 差分用户 相关器间距 滤波器带宽 鉴相器类型 测距误差 

摘      要：北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System,BDS）导航信号在传播过程中,任何一个环节的异常都可能会导致空间信号发生畸变。空间信号畸变产生机理的复杂性以及对差分用户影响的多样性,使得快速检测识别畸变信号并确定其对差分用户的影响程度,成为信号质量监测（Signal Quality Monitoring,SQM）的重要环节。课题在深入研究北斗信号各性能指标的基础上,基于“2-order Step（2OS）畸变模型,逐步仿真了北斗测距码与北斗信号特性,最后分析了空间信号畸变对差分用户测距与定位性能的影响,主要工作内容如下:第一,根据国际民航组织（International Civil Aviation Organization,ICAO）附件10中所发布的2OS畸变数学模型,从码片赋形和相关峰畸变两个方面进行了仿真,包括Threat model A（数字畸变模型,TMA）、Threat model B（模拟畸变模型,TMB）和Threat model C（数模混合畸变模型,TMC）,对比了畸变波形与理想波形的偏差,分析了畸变波形特征与畸变参数之间的关系。第二,基于2OS模型,根据北斗B1信号的调制特点及生成原理,仿真生成了北斗畸变信号的时域波形、眼图、频域功率谱以及调制域星座图等重要性能指标。对比了畸变信号与正常信号的差异,定性分析了畸变信号特征随畸变参数变化的关系。第三,仿真生成北斗畸变信号的基础上,定量分析了眼图的相关参数和畸变信号功率谱特征随畸变量之间的变化关系,确定了畸变功率谱载波泄露点的位置和旁瓣尖峰高度的变化范围。第四,分析并推导了空间信号畸变引起的测距误差在差分解算时一般无法消除的原因。在实采信号基础上,将仿真生成的畸变信号导入软件接收机中,利用软件接收机对其特征参数进行遍历,分析了相关器间距、滤波器带宽、鉴相器类型的变化对差分用户测距误差的影响,得出了畸变所引起的差分测距误差的最大范围,再结合不同卫星的几何构型,得出信号畸变对垂直误差与水平误差的影响,给出了北斗接收机参数设置的建议。