集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证.pdf

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1、第2卷第1期导航定位学报Vo1．2NO．12014年O3月JournalofNavigationandPositioningMar．2O14集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证王娜，寇艳红(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁，集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源。首先设计了基于AJ—Stanford模型和Cornell模型的电离层闪烁仿真软件，可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数，从而得到闪烁影响下的GP

2、S信号幅度衰落及相位波动序列；然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器，该模拟器作为抗闪烁研究平台工具，可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间；其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证。关键词：电离层闪烁；数字中频信号模拟器；AJ—Stanford模型；Cornell模型；GPS接收机中图分类号：P228．1文献标识码：A文章编号：2095—4999(2014)01—0055—07DesignandValidationofaDigitalIFGPSSignalSimulatorCapableofIonosphereScintilla

3、tionSimulationWANGNa，KOUYah—hong(SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Ionospherescintillationsincreaseglobalpositioningsystem(GPS)receiverrangingerrorandmayresultinfrequentcycleslipsandloss-of-locksofsatellitesignalsundersevereconditions．AGP

4、Ssignalsimulatorincorporatingthescintillationsimulationcapabilityprovidesanecessarysignalsourceforalgorithmresearchandperformancetestofanti—scintillationreceivers．First，thesoft—waresimulatingtheamplitudefadingandcarrierphasefluctuationsofthescintillatedGPSsignalsisdevelopedbasedontheAJ—Stanford

5、modelandtheCornellmodel，wherethescintillationduration，thedataupdateinterval，andthemodelparameterscanbecontrolledbytheuser．Then，adigitalIFGPSsignalsimulatorintegratingionospherescintillationsimulationisdeveloped，wherethePRNnumbers，statisticalmodels，starttime，duration，andlevelofscintillationscanb

6、econfiguredflexibly．Finally，thecorrectnessofthedesignisvalidatedbythetestresultsbasedonasoftwareGPSreceiverdevelopedbyourlaboratory．Keywords：ionosphericscintillation；digitalintermediatefrequencysignalsimulator；AJ—Stanfordmodel；Cornellmodel；GPSreceiver和Cornell模型]。它们是基于大量实验数据的统1引言计特性提出的，用来模拟闪烁信号幅

7、度和相位变电离层闪烁会造成卫星导航信号的幅度和相化量的时问序列Elo]。文献[5]设计了基于位随机起伏变化[1]，使得接收机测量误差增大、AJ—Stanford模型的电离层闪烁仿真软件，文献频繁周跳，严重时还会出现频繁、持续的卫星信[6]在此基础上设计了集成特定闪烁模型的数字号失锁现象口]。随着全球定位系统(globalposi—中频GPS信号模拟器，但在功能丰富性、参数配tioningsystem，GPS)应用的日益广泛，电离层置灵活性和测试便利性上有待