GPS伪随机码畸变的建模与分析.pdf

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1、上海航天第29卷2012年第4期AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2012)040o31—06GPS伪随机码畸变的建模与分析边朗，蒙艳松，张立新，张伟。(1．中国空间技术研究院西安分院，陕西西安710000；2．中国国家航天局，北京100037)摘要：建立了全球卫星定位系~q5(GPS)卫星C／A码畸变数学模型，推导了畸变后的c／A码的相关函数，在Matlab软件中进行仿真。结果表明：该模型能合理解释SVN19卫星的测距码畸变故障，并可作为未来伪随机信号畸变的一个合理模型，为导

2、航信号的完好性监测提供理论支持。关键词：C／A码畸变；相关函数；完好性监测；2OS模型中图分类号：P228．4文献标志码：AModelingandAnalysisofDistortedGPSPNCodeBIANLang，MENGYan—song，ZHANGLi—xin，ZHANGWei。(1．ChinaAcademyofSpaceTechnology(Xi’an)，Xi’an710000Shaanxi，China；2．ChinaNationalSpaceAdministration，Beijing10003

3、7，China)Abstract：ThemathematicalmodelofthedistortedC／Acodeforglobalpositioningsystemwasestablishedinthispaper．Thecorrelationfunctionsofthedistortedcodewerededuced，andthesimulationwasmadeinMatlabsoftware．TheresultshowedthatSVN19faultcouldbeexplainedreasonab

4、lywiththismode1．ItmightbeagoodmodelforPNcodedistortionofthefuturenavigationsatellites，andcouldsupplyatheoreticalbasisfortheintegritymonitoringofthenavigationsigna1．Keywords：DistortedC／Acode；Correlationfunction；Integritymonitoring；20smodel0引言中却最易。虽然卫星测距码发生严

5、重畸变的概率很小，但SVN19卫星测距码已出现过严重畸变J。GPS是目前世界上应用最广的卫星导航系统，对此，国外进行了相关研究，建立了载波泄漏假设、广泛用于大地测量、测绘和民航等领域。GPS用户星上多径假设等模型进行量化[1]。国际民航组织对测距码的精确性要求很高，系统正常运行时，常假(ICAO)也给出了一个参考模型。本文基于ICAO定测距码为理想的，且认为引起测距误差的因素主推荐的20S模型，在码域和相关域对测距码的畸变要是电离层效应、钟差和多径。但研究表明：GPS及其引起的相关峰变形进行量化分析，分析了

6、其对卫星发射的测距码并非理想，且不同卫星发射的码码环跟踪性能的影响。间也存在差异，测距码的不理想会使测距产生数厘米至数米不等的误差。另外，多数接收机定位时要求的导航卫星多于4颗，因而在定位解算时也会引1测距码畸变建模入非预期误差。测距码不理想时会产生定位误差、GPS卫星产生的原始测距码本身并不理想。测距误差和相关峰变形效应。定位域的观测量最易如码片的上升沿或下降沿触发时刻与其理论触发时得并易处理，相关域观测量的获得与处理最难，但在刻不一致，理想的相关峰峰顶将会变平。文献E1]对定位域中要观测并分离这种误差最

7、难，而在相关域19颗正常运行的GPS卫星PRN码片超前／延迟参数△进行了精确估计，发现这些正常运行卫星的测距码码片延迟量△并不为0，分布在0．2～5．0ns区收稿日期：2010—0121；修回日期：2010—02—10作者简介：边朗(1985一)，男，硕士生，主要从事导航系统完好间内，其中PRN14(GPSⅡR)卫星码片的延迟最大，性监测技术的研究。为4．5as。因延迟量很小，故未产生较大的误差，一上海航天AEROSPACESHANGHAI第29澄2012年第4期般将其产生的误差作为多径误差。但此前，曾出现

8、号质量监测中，最关心相关间隔为l1Tl内的相关过严重的C／A码畸变。峰，特别是靠近相关峰峰顶的部分。码延时r小于l1Tl的相关函数可表示为1．1故障模型AR(r)一1一I(1一)r1．(4)设输入信号(码序列)为z(￡)，正常状态时为式中：为一常数，在C／A码互相关函数的3个常数。(￡)，发生畸变时为XEWF一，则zwF．可表示为中取值，它影响相关峰的斜率；r为码间的相对位△()一移。GPS发射的C／A码(PRN