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GPS III首星信号结构及其特性分析

卢晓春 王萌 王雪 饶永南

卢晓春, 王萌, 王雪, 饶永南. GPS III首星信号结构及其特性分析[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(8): 2317-2323. doi: 10.11999/JEIT200534
引用本文: 卢晓春, 王萌, 王雪, 饶永南. GPS III首星信号结构及其特性分析[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(8): 2317-2323. doi: 10.11999/JEIT200534
Xiaochun LU, Meng WANG, Xue WANG, Yongnan RAO. Analysis on Structure and Multiplexing of L1 Signal from Global Positing System III in-orbit Satellites[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(8): 2317-2323. doi: 10.11999/JEIT200534
Citation: Xiaochun LU, Meng WANG, Xue WANG, Yongnan RAO. Analysis on Structure and Multiplexing of L1 Signal from Global Positing System III in-orbit Satellites[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(8): 2317-2323. doi: 10.11999/JEIT200534

GPS III首星信号结构及其特性分析

doi: 10.11999/JEIT200534
详细信息
    作者简介:

    卢晓春:女,1970年生,研究员,研究方向为精密时间信息传输与导航定位

    王萌:女,1993年生,博士生,研究方向为卫星导航空间信号质量评估

    王雪:男,1979年生,研究员,研究方向为卫星导航信号体制及空间信号质量

    饶永南:男,1982年生,副研究员,研究方向为卫星导航信号测量

    通讯作者:

    王萌 wangmengntsc@163.com

  • 中图分类号: TN967.1

Analysis on Structure and Multiplexing of L1 Signal from Global Positing System III in-orbit Satellites

  • 摘要: 导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能。该文利用国家授时中心40 m高增益天线对GPS III首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPS III L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在“滑动”现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号。利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M S曲线过0点偏差达到0.058 ns,信号功率占比最高可达6.78。该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考。
  • 图  1  本文框架

    图  2  GPS L1功率谱对比图

    图  3  GPS III L1同相/正交支路功率谱

    图  4  GPS同相支路频谱分布

    图  5  GPS正交支路频谱分布

    图  6  GPS III L1星座图

    图  7  GPS II L1星座图

    图  8  GPS III L1星座图时变示意图

    图  9  GPS III L1星座图统计表征图

    图  10  副载波对应关系

    图  11  L1M信号跟踪结果

    图  12  解析M码与同相支路信号相关曲线

    图  13  解析M码与正交支路信号相关曲线

    表  1  GPS L1 信号分量

    系统GPS IIIGPS II参考
    复用方式/分量未公开QPSKCASM
    C/AIS-GPS-200J(2018)
    L1CdIS-GPS-800E(2018)
    L1CpIS-GPS-800E(2018)
    P(Y)IS-GPS-200J(2018)
    MMarquis and Reigh(2015)
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    表  2  GPS L1 信号I/Q支路调制方式统计

    分量/系统GPS IIIGPS II
    未知QPSKCASM
    同相BPSK(1)BOC(10,5)BPSK(1)BPSK(1)+ BOC(10,5)
    正交BOC(1,1)+TMBOC(6,1,4/33)+P(Y)BPSK(10)BPSK(10)
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    表  3  主瓣带宽内星座点幅度相位统计结果

    时间星座点12:0012:2012:4013:0013:20
    幅值A0.570.530.490.480.49
    B0.560.530.490.460.48
    C0.560.530.490.470.47
    D0.570.520.480.480.48
    相位A59.8060.9063.2361.7361.23
    B115.38116.22115.55117.00116.52
    C242.08241.92241.42240.62241.53
    D297.23297.59295.54295.54295.32
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    表  4  不同时刻L1频点各信号分量功率配比统计表

    信号分量L1CdL1CpL1C/AL1M
    数据11.002.702.354.67
    数据21:002.682.366.75
    数据31:002.732.396.78
    数据41:002.742.404.66
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    表  5  L1信号SCB统计表

    信号分量L1C/AL1CdL1CpL1M
    最大相关间隔区(chip)<0.5<0.5<0.06<0.21
    SCB (ns)–0.129–0.1351.2710.058
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-01
  • 修回日期:  2020-12-21
  • 网络出版日期:  2020-12-29
  • 刊出日期:  2021-08-10

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