伽利略卫星信号处理及其仿真研究

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1、伽利略卫星信号处理及其仿真研究系统[1]。美国的GPS在技术上处于领先地位，在实际应用和产业化方面处于垄断地位，GPS己成为美国天基信息网的重要组成部分；俄罗斯的GLONASS因经济上无力维持，面临进退维谷状态；欧盟各国为打破美国的垄断，试图发展独立的欧洲导航定位卫星系统(GALILEO计划)，它将与GPS系统兼容，并积极与俄罗斯合作，共享GLONASS系统资源，但战略上又定位为有效的商业竞争者。我国在2000年底发射了“北斗”导航卫星系统，这是一种针对局部地区的双星定位系统，主要用于我国沿海地区的军事和民用需要，主要满足军事需求。1.2.1GPS系统导航星NAVSTAR/GPS系统，全称为

2、NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem，简称全球卫星定位系统或GPS。其前身是美国1964年投入使用的由约翰霍普金斯应用物理实验室研制的海军导航卫星系统(NNSS)，或称为子午仪(Transit)。由于子午仪系统定位时间过长且定位精度不高，由美国国防部主持了新一代卫星导航系统GPS，成为继阿波罗登月飞船和航天飞机后的第三大航天工程，它第一次成功地解决了导航精度与作用范围的传统矛盾。GPS系统由广播信号的卫星组成的空间部分、控制整个系统运行的控制部分及各种类型的GPS接收机组成的用户部分组成。空间部分即卫星星座，由

3、24颗工作卫星和3颗有源备用卫星组成，卫星离地面高度为20200km，均匀分布于6条倾角为55°的轨道平面上，每个轨道平面上4颗卫星，借助地球自转，可使地球上任何地方至少同时看到6~11颗卫星。GPS采用码分多址(CDMA)技术，每颗卫星在两个频率上连续广播伪随机编码信号，即频率L1=1575.42MHz和频率L2=1227.6MHz。在L1载波上调制了1.023MHz的粗码(C/A码)、10.23MHz的军码(P(Y)码)和50bit的导航电文，而在L2载波上调制了军码和导航电文。地面控制部分由一个主控站、四个监测站和一个注入站组成，为卫星提供星历和控制数据，完成整个网络系统的协调工作。用

4、户接收机根据用途可分为测绘型、导航型和姿态测量型，大多需要完成对卫星信号解扩解调，实现用户定位。目前，GPS提供两种定位服务：C/A码标准定位服务(SPS)和P(Y)码精密定位服务(PPS)。1.2.2GLONASS系统GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)，或称为全球导航卫星系统)由前苏联开始研制后由俄罗斯继续完善的全球卫星导航系统，1996年发射完成。空间部分有24颗工作卫星和1颗备份卫星，卫星离地面高度为19100km，均匀分布于3条倾角为64.8°的轨道平面上，每个轨道平面上8颗卫星。在地球任一点任何时候都可以观测到4个卫星。GLONASS卫

5、星发射两种载波信号L和L2，分别工作在1602~1617MHz和1246~1260MHz，L1发送民用标准精度(SP)1和军用高精度(HP)信号，L2发送军用高精度信号。各卫星之间采用频分多址(FDMA)频率分离2南京航空航天大学硕士学位论文法识别，L频道间隔0.5625MHz，L2频道间隔0.4375MHz。24颗卫星的L1频段共占用14MHz1带宽。地面控制系统由一个控制中心(莫斯科)、一个指令跟踪站(CTS)网络分布于俄罗斯境内，CTS跟踪可视卫星，遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向各卫星发送控制指令和导航信息。用户设备只开发了少量军用和特殊用户的接收机，民用接收机基本没有生

6、产。因为经费的严重不足，其应用普及情况远不及GPS，目前在轨卫星仅有6颗可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。1.2.1GALILEO系统欧盟在充分认识到未来拥有自己独立自主卫星导航系统的重要性基础上，在欧盟内部经过长时间的协调和争论，终于在2002年3月26日由欧盟各国交通部长正式签署协议开始建设欧洲自己的卫星无线电导航系统-GALILEO系统，这也标志这美国的“全球定位系统(GPS)”将结束其在世界独占鳌头的局面[2]。GALILEO系统最大的特点是从系统方案设计开始就由民间组织负责管理和实施，这与GPS系统和GLONASS系统完全由军方控制形成了鲜明的对比，也为该系统未来广阔的应用

7、领域提供了有力的保障。同时，GALILEO系统着眼于克服已有卫星导航系统整体服务能力弱的缺点，试图进一步提高卫星导航系统在未来众多领域的重要地位。虽然GALILEO与GPS、GLONASS都采用时间测距原理进行导航定位，但它与美俄的导航卫星系统相比具有较大的优越性。美国的GPS能为军事用户提供精度为10m、民事用户提供精度为l00m的两种信号，俄罗斯的GLONASS只提供一种精度为10m的军民两用信号。相比之