正交复用BOC调制及其多路复合技术

随着中国第二代卫星导航系统建设进入实施阶段,研发自主的调制方式及多路导航信号复合技术成为导航信号体制设计的紧迫任务.在确保与国外其他卫星导航系统实现兼容与互操作能力的前提下,提出了一种全新的MBOC调制时域实现方式——正交复用BOC（QMBOC）调制,并给出了这种调制信号的匹配接收方案.作为MBOC调制的一种新的时域实现形式,QMBOC信号具有与GPS和Galileo所使用的TMBOC和CBOC信号相同的频谱,同时消除了CBOC信号自相关函数中存在互相关项的问题,使得QMBOC信号无论在极性选择还是功率分配上都更加灵活自由,且匹配接收机的复杂度与CBOC情况相当.同时,提出了两种多路复用方式,可将QMBOC调制信号与同频点其他信号以恒包络形式组合,且具有较高的复用效率.可以为我国自主GNSS信号体制设计和优化提供一种可行的参考方案.     

北斗三号组网卫星首发成功

<正>[核心媒体报道频次:28/30]11月5日,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以"一箭双星"方式成功发射第24和25颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星,是中国北斗三号第一、二颗组网卫星,开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。北斗三号卫星将增加性能更优的互操作信号B1C和B2a信号,在进一步提高基本导航服务能力基础上,按照国际标准提供星     

北斗B1频点公开服务信号调制方式研究

在全球卫星导航系统中B1/L1频点（1575.42MHz）是互操作频点,GPS和Galileo系统在此频点设计了L1C和E1OS信号.在北斗导航系统第三阶段信号初步方案中在此频点的公开信号B1C设计为具有导频和数据通道的MBOC（6,1,1/11）（Multiplexed Binary Offset Carrier,简称为MBOC）调制方式,与L1C和E1OS具有互操作性,但是其兼容性、实现方式、导航性能还有待进一步研究.为此本文讨论了北斗B1C信号的设计原则,进而提出一种通道间复合的二进制码符号（Binary Coded Symbol,简称为BCS）调制方式（Composite Binary Coded Symbols between Channels,简称为CBCSC）.给出了一种具有良好性质的BCS调制码形,对比分析在此BCS调制基础上设计的CBCSC调制方案和MBOC的性能.根据分析得出的结论为CBCSC调制方式在兼容性、接收性能、实现复杂度等方面优于MBOC调制.     

一种双模五频点射频前端设计

根据民用卫星导航接收机市场的发展趋势和需求,提出了一种双模五频点射频前端设计方案,并完成电路设计。新方案能够同时满足接收机对GPS L1和L2以及北斗二代B1、B2和B3五个频点信号的接收。实测结果表明设计性能优越,性能稳定,抗干扰能力强,特别适合需要同时处理多模多路信号的卫星导航接收机系统。     

媒体纵览

正中国成功发射第五颗新一代北斗导航卫星2月1日15时29分,中国在西昌卫星发射中心成功发射了第五颗新一代北斗导航卫星,同时也是中国第21颗北斗导航卫星,标志着北斗系统全球组网迈出坚实一步。该星入轨后,将与先期发射的四颗新一代北斗导航卫星共同开展星间链路、新型导航信号体制等试验验证工作,并适时入网提供服务。星间链路是北斗卫星导航系统的亮点,不经过地面基站,就能实现卫星之间的通信,堪称"空间高速互联网"。根据北斗系统全球组网建设计划,2018年将率先为"一带一路"沿线国家和地区提供基本服务。2020年将建成国际一流的全球卫星导航系统。(来源:新华网2016年2月2日)     

Compass B1信号设计中的非对称ALTBOC复用技术

中国第二代卫星导航系统(Compass)将分为区域和全球系统2个阶段完成,使得研发多路导航信号复用技术实现Compass的平稳过渡问题成为一项紧迫任务。该文提出了一种非对称ALTBOC复用技术,通过复子载波将调制在2个不同中心频点,具有不同调制方式和码速率的4路二进制信号分量恒包络复用在同一载波上。仿真结果表明:该方法复用损耗小于1dB,在非匹配接收模式下,采用4MHz带宽和10MHz带宽接收的相关信噪比损耗分别约为1.5dB和1.1dB,具有较高的复用效率和较好的信号接收性能,是实现Compass B1区域信号和全球信号平稳过渡的有效解决方案。     

基于北斗二代系统的船用导航仪硬件设计及关键算法研究

摘要：随着北斗新一代全球卫星导航系统的实施,船舶导航关键设备将实现从GPS到北斗的更新与应用。本文首先介绍了基于北斗二代卫星导航系统的ARM嵌入式船用导航仪的设计原理及硬件平台,该导航仪采用ARM9系列的S3C2410A处理器作为导航仪的基础硬件平台,采用专用的北斗基带芯片接收北斗卫星信号并进行处理,加上必要的外围电路;此基础上对适合船用的北斗基带芯片核心算法进行了研究,即北斗卫星信号的捕获、跟踪算法研究,并给出导航定位实验结果。     

科普中国

正中国北斗已各就各位作为北斗导航"排头兵",中国航天科技集团五院北斗卫星团队始终高举自主创新旗帜,致力于打造高性能、高可靠、高效益北斗导航系统。2月12日,北斗三号第五、第六颗导航卫星从西昌升空进入轨道,以圆满成功迎接农历新年的来临。从北斗一号双星导航定位系统研制,到北斗二号服务亚太地区,再到北斗三号全球导航系统组网建设全速推进,近20年来,中国北斗彰显着英勇善战的品格和创新攀登的自信,为建设"世界的北斗"做好了准备。     

我国今年计划发射8至10颗北斗导航卫星

正据中国卫星导航系统管理办公室消息:今年,北斗卫星导航系统将继续高密度全球组网,计划发射8至10颗北斗导航卫星,完成所有MEO卫星发射,进一步完善全球系统星座布局,全面提升系统服务性能和用户体验。自去年底北斗三号工程建成基本系统、开通全球服务以来,北斗系统运行平稳,经全球范围测试评估,在全球区域定位精度优于10米,在亚     

服务世界的“中国北斗”核心技术完全自主可控

<正>11月6日1时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第四十九颗北斗导航卫星。该卫星发射成功,标志着北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕,这也开启了北斗系统全球组网的新时代。早在2000年,我国就已经发射了两颗北斗导航试验卫星。双星组成北斗导航卫星试验系统,让我国成为世界上继美国、俄罗斯之后,第三个具有自主卫星导航系统的国家。而这两颗卫星也     

北斗导航卫星氢原子钟性能分析评估

星载原子钟是导航卫星最重要的载荷之一,负责星上时间基准的产生和维持.我国北斗三号导航试验卫星首次配置了23 kg级被动型星载氢原子钟,验证了氢原子钟的空间环境适应性和在轨性能,实现在轨运行误差小于1 ns/d.在北斗三号全球导航卫星系统中,氢原子钟已作为主钟应用至GEO,IGSO和MEO三类导航卫星,对系统的运行发挥至关重要的作用.本文从氢原子钟的机理和性能评估方法出发,比较了铷钟、铯钟和氢钟三类原子钟的性能差异,根据地面和在轨测试数据,给出氢原子钟在轨运行性能评估结果;最后利用卫星遥测数据建模,对氢原子钟健康状况和寿命进行了初步分析.     

基于北斗GEO卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,文章为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法,并进行了基于点目标成像的仿真实验,实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像,而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

北斗导航卫星伪距偏差特性及减弱方法

导航卫星信号的非理想特性会引起伪距测量产生偏差,具体表现为相同类型接收机具有相同伪距偏差,不同类型接收机的伪距偏差不一致.当提供导航定位服务产品的接收机技术状态与用户端不一致时,伪距偏差将引起导航定位服务性能降低.本文利用超短基线双差伪距O?C(Observation Minus Computation)方法计算了BDS(Beidou Satellite Navigation System)的伪距偏差,发现在早期试验卫星阶段的不同状态接收机之间存在较大的伪距偏差现象,设计了接收机环路参数调整、改变抗多径算法和卫星预失真滤波器参数调整三种减弱伪距偏差的方法.分别试验验证结果表明,接收机环路参数调整能大幅降低卫星之间的伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.63 m降低至0.36 m;抗多径算法会造成额外的伪距偏差,窄相关算法能大幅减小伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.36 m降低至0.18 m;调整卫星预失真滤波器参数能在一定程度上减小伪距偏差,单颗卫星伪距偏差降低约0.3–0.4 m.最后,针对BDS卫星伪距偏差解算无固定参考基准的问题,设计了一种基于外频标非实时双差O?C方法,利用该方法分别处理了BDS和GPS(Global Positioning System)数据,并对两个系统卫星伪距偏差的特性进行比较分析.结果表明,BDS和GPS卫星都存在伪距偏差;GPS卫星L2C伪距偏差与BDS-3卫星B1C数据支路相当;GPS卫星L1CA伪距偏差与其兼容互操作的BDS-3卫星B1C导频支路相当;L5C与其兼容互操作的BDS-3卫星B2a信号相比伪距偏差更大.     

北斗二号/三号融合的分米级星基增强算法与性能分析

北斗卫星导航系统星基增强服务通过地球静止卫星向用户播发等效钟差、轨道改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数等四重广域差分改正数,用户在此基础上利用载波相位观测值实现实时分米级的定位性能.本文介绍了分米级星基增强服务的参数匹配算法以及单频、双频用户精密定位模型.将系统播发的四重差分改正数应用于北斗二号与三号融合的精密单点定位,分析了不同频点及定位模型的系统精密定位服务性能.18个测站7 d的结果表明:北斗二号/三号融合的星基增强服务双频组合动态精密单点定位平均12.42 min收敛至0.5 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.15 m,高程0.2 m;相比仅使用北斗二号系统,不同定位模型收敛时间平均缩短了56.7%;而基于非差非组合的分区定位收敛速度更快,并且能达到与无电离层组合模型相同的精度水平.使用北斗电离层格网信息改正的单频动态定位PPP平均11.74 min收敛至0.8 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.2 m,高程0.3 m;相比使用广播星历电离层模型改正的结果,静态和动态定位平均收敛时间分别缩减了21.4%和25.2%.     

Efficient Signal Separation Method Based on Antenna Arrays for GNSS Meaconing

As an effective deceptive interference technique for military navigation signals, meaconing can be divided into two main types: those that replay directly and those that replay after signal separation. The latter can add different delays to each satellite signal and mislead the victim receiver with respect to any designated position,thus has better controllability and concealment capability. A previous study showed there to be two main spatial processing techniques for separating military signals, whereby either multiple large-caliber antennas or antenna arrays are used to form multiple beams that align with all visible satellites. To ensure sufficient spatial resolution,the main lobe width of the antenna or beam must be sufficiently narrow, which requires the use of a large antenna aperture or a large number of array elements. In this paper, we propose a convenient and effective signal separation method, which is based on an antenna array with fewer elements. While the beam of the array is pointing to a specified satellite, the other satellite signals are regarded as interference and their power is suppressed to a level below the receiver's sensitivity. With this method, the number of array elements depends only on the number of visible satellites, thus greatly reducing the hardware cost and required processing capacity.     

北斗三号系统互操作实现与性能分析

针对当前国际卫星导航应用从单一GPS时代发展到多GNSS(全球卫星导航系统)时代带来的新趋势和新要求,本文从星座互操作、信号互操作、时间互操作和坐标互操作四个方面开展北斗三号系统与其他GNSS系统间的互操作设计.在星座设计方面,北斗三号的星座轨道高度与倾角设计与GPS,GLONASS和Galileo三大系统的星座充分互补,全球导航卫星PDOP平均可提升37.9%;在信号体制方面,北斗三号通过相同频率相似频谱设计实现与其他系统的互操作,并签署了兼容与互操作协议,可确保用户在不改变硬件设计的情况下同时使用各大系统导航服务;在时间基准与坐标基准方面,北斗三号系统建立与维持了与国际上高度一致的基准体系,实现与国际UTC,GLNT等时差偏差保持在50 ns以内,并与国际ITRF 2014坐标参数精度保持一致.因此,北斗三号系统通过四个方面的努力,实现了与其他GNSS的互操作,可联合美俄等全球卫星导航系统为全球用户提供更优质的服务.     

北斗三号GEO卫星的RDSS定轨精度分析

有源服务模式RDSS(Radio Determination Satellite Service)所具备的通信、导航一体化特性是我国北斗卫星导航系统的重要特色之一.为进一步提高RDSS的通信服务能力,并保障RDSS服务系统的健壮性,北斗三号RDSS服务从系统架构到信号体制都进行了很大改进.本文首先分析了新的信号体制下,RDSS测距在测量模型和观测噪声等方面的误差特性,并比较了其与原有信号体制的不同.为了避免在RNSS(Radio Navigation Satellite Service)载荷故障时RDSS不能正常提供导航服务的情况发生,RDSS系统需要能够仅利用RDSS测距完成GEO测轨,以此作为原有RNSS测轨的备份保障.文章进一步分析了这种情况下,仅利用RDSS测距进行GEO定轨的精度.通过实测数据分析,我们发现其精度可优于10 m,利用该轨道信息的定位、定时精度可以满足服务指标要求.     

基于谱相关的BOC＋BPSK混合调制信号的参数估计性能研究

针对卫星导航系统中BOC＋BPSK混合共用载频调制的现状,研究了基于频域平滑周期图法的BOC单频调制与BOC＋BPSK混合共用载频调制2种调制信号循环谱包络切面的特性,实现了对这2种调制信号的参数估计.仿真结果表明,基于谱相关的BOC＋BPSK混合共用载频调制时的参数估计性能与BOC单频调制时基本一致,验证了BOC信号叠加在传统BPSK导航信号上可有效实现频段共享.