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国家授时中心开展GPS III首星空间信号质量监测评估
文章来源: 导航室 发布时间:2019-01-25 字体大小:【

  1月22日,中国科学院国家授时中心信号质量评估团队对GPS III首颗卫星开展了功率谱测量,实现了可见弧段地面接收功率的连续监测(北京时间2019年1月22日17:33至21:27,天线仰角10°以上)。

  该团队基于国家授时中心陕西洛南的GNSS空间信号质量评估系统,利用采集数据进行了L1频点导航信号的解析和性能分析。GPS III卫星的导航载荷实现了技术升级,载荷设计充分考虑了民用信号定位精度的提升要求,同时也实现了有关部门功率增强的必要需求。

  监测评估发现,该GPS III卫星信号的地面接收功率存在功率高、稳定性好的特点,经分析发现L1C信号最大地面接收功率达到-154.32dBW,L1M信号最大地面接收功率达到-154.80dBW。该卫星L1频点信号未见数字失真现象,可见新的GPS载荷通过技术手段已经解决了数字失真的问题。此外,对GPS III卫星的L1信号进行解析,发现该颗GPS III卫星中L1C/A与L1M调制在同相支路,L1C信号(L1Cd、L1Cp)调制在正交支路,L1信号中未调制P(Y)码且正交支路存在较大的未知交调量。

 

  1 GPS III首颗卫星L1信号功率谱监测与地面接收功率 

 

  图2 L1频点同相支路功率谱及相关曲线

 

      3  L1频点正交支路功率谱及相关曲线 

  导航信号通常采用恒包络调制技术实现多路信号的最优播发,但该GPS III卫星未采用恒包络调制。

  如图4所示其星座点分布与右侧GPS II卫星不同,并未集中分布在单位圆上。

 

  图4 GPS II与GPS III卫星L1频点信号星座图比较

  GPS III卫星L1频点调制了C/A、M、L1Cd和L1Cp 4个分量的信号,其功率比关系和信号功率占比如表1所示。四路信号的功率占合路信号的62.61%, 正交支路存在占总功率37.39%的未知信号,且该信号与L1M信号存在微弱的相关性,猜测该信号可能由M信号和其它信号分量交调而成,如图5所示。

  1 信号分量功率关系统计 

信号分量 

L1Cd 

L1Cp 

C/A 

M 

功率比 

1.00 

2.82 

2.44 

3.42 

功率占比 

6.49% 

18.21% 

15.77% 

22.12% 

  

  图5 L1M信号与L1正交支路信号互相关曲线

  测距偏差是导航信号需要特别关注的一项性能评估参数,对该颗GPS III卫星L1频点信号进行分析发现,受信号间互干扰的影响,L1频点各信号分量的SCB曲线存在抖动。均值统计结果显示,L1Cp信号测距偏差最大,达到了1.6ns,其余信号分量测距偏差小于0.5ns。

 

  图6 L1信号测距性能分析

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