GNSS多系统互操作接收机关键技术研究

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发表于 2022-5-15 09:53:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
近年,随着全球四大导航系统的规划、建设和发展,越来越注重系统间的兼容与互操作。对用户接收机而言,互操作能可以带来诸多好处。多系统互操作接收机能够接收处理多个卫星导航系统的信号,当某个系统的跟踪卫星数不满足定位要求或者信号受到干扰时,仍能够利用其他系统信号正常的定位、测速和授时。由于可同时处理多个系统的信号,互操作接收机的精度、完好性、可靠性、可用性和抗干扰性能都会有一定程度的提升,因此对多系统互操作接收机的研究具有重要意义。我国多频多星座兼容接收机的研究和研制起步较晚,与国外相比,在小型化天线技术、高集成度射频前端技术、高性能信号和信息处理技术上都存在着一定的技术差距。本文对多系统互操作接收机的射频前端技术,通用跟踪通道技术和高动态跟踪环路技术进行深入研究,开发了多系统互操作原理样机,对其中的一些关键技术进行了验证。主要的研究工作及贡献如下:1、针对传统导航接收机射频前端在实现多频点信号接收时复杂度高、灵活性差的题目,提出一种基于直接射频采样的数字化射频前端设计方法。该方法针对整个导航频段信号进行采样,由于采样率较高,设计了一种滤波抽取网络来降低数据速率,实现了各频点导航信号的下变频和分离,实验证明了该方法的有效性。该设计方法只需修改软件就可实现多频信号接收,便于芯片化和小型化,而且系统灵活性大大增加。2、针对多系统互操作接收机跟踪通道灵活配置和管理的需要,本文提出了一种可兼容L1互操作频点信号的通用跟踪通道设计方案。通过设计码/载波 NCO,码发生器,相关器和码环/载波环相关参数设计,实现了跟踪通道的灵活可配,实验证明了该方案的可行性。该方案结构简单,前端带宽比较窄,比较适合普通性能接收机采用。3、上述通用跟踪通道方案中,针对MBOC调制信号跟踪时,仅采用BOC(1,1)跟踪并不能完全发挥这种信号体制的优势。本文在研究和总结常用MBOC导频通道信号跟踪方法的基础上,提出一种上述通用跟踪通道的扩展方案,充分利用BOC(6,1)相关峰收窄的特点,可以更好发挥MBOC跟踪的优势。利用TM61跟踪方法跟踪MBOC的导频通道,并通过增加相关支路的跳峰法避免了TM61的副峰误锁题目。这种扩展方案既不用在跟踪CBOC信号时产生多电平的本地码,又利用了具有更窄相关峰的BOC(6,1)信号,能够实现对高性能导频通道信号的跟踪,通用性更强,比较适用于高精度型和高灵敏型接收机。4、高动态应用是多系统互操作接收机的一种应用模式,关键是对接收机跟踪环路的设计。针对传统FLL辅助PLL的跟踪环路对加加速度敏感的题目,本文提出一种基于扩展卡尔曼滤波的跟踪环路设计方法。该方法将加加速度作为一个状态参数来估计,利用扩展卡尔曼滤波算法实现了高动态载波跟踪。仿真结果表明:扩展卡尔曼滤波跟踪方法在对频率误差的跟踪上优于传统方法。通过设计一个三阶环路滤波器对扩展卡尔曼滤波的鉴相结果进行滤波,进一步降低了环路对加加速度的敏感度。5、完成了多系统互操作接收机原理样机的软硬件设计和实现。多系统互操作接收机原理样机可兼容接收GPS L1/L2C,GLONASS G1,Galileo E1,BD2 B1/B2/B3(C码+P码)的导航信号,支持四系统融合定位,其静态和动态性能满足高动态场景定位测速的要求。接收机架构灵活,可以作为接收机小型化芯片化的算法验证测试平台,为北斗全球系统的兼容互操作应用提供技术储备和验证手段。





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