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國家授時中心開展GPS III首星空間信號質量監測評估
文章來源: 導航室 發布時間:2019-01-25 字體大小:【

  1月22日,中國科學院國家授時中心信號質量評估團隊對GPS III首顆衛星開展了功率譜測量,實現了可見弧段地面接收功率的連續監測(北京時間2019年1月22日17:33至21:27,天線仰角10°以上)。

  該團隊基于國家授時中心陜西洛南的GNSS空間信號質量評估系統,利用采集數據進行了L1頻點導航信號的解析和性能分析。GPS III衛星的導航載荷實現了技術升級,載荷設計充分考慮了民用信號定位精度的提升要求,同時也實現了有關部門功率增強的必要需求。

  監測評估發現,該GPS III衛星信號的地面接收功率存在功率高、穩定性好的特點,經分析發現L1C信號最大地面接收功率達到-154.32dBW,L1M信號最大地面接收功率達到-154.80dBW。該衛星L1頻點信號未見數字失真現象,可見新的GPS載荷通過技術手段已經解決了數字失真的問題。此外,對GPS III衛星的L1信號進行解析,發現該顆GPS III衛星中L1C/A與L1M調制在同相支路,L1C信號(L1Cd、L1Cp)調制在正交支路,L1信號中未調制P(Y)碼且正交支路存在較大的未知交調量。

 

  1 GPS III首顆衛星L1信號功率譜監測與地面接收功率 

 

  圖2 L1頻點同相支路功率譜及相關曲線

 

      3  L1頻點正交支路功率譜及相關曲線 

  導航信號通常采用恒包絡調制技術實現多路信號的最優播發,但該GPS III衛星未采用恒包絡調制。

  如圖4所示其星座點分布與右側GPS II衛星不同,并未集中分布在單位圓上。

 

  圖4 GPS II與GPS III衛星L1頻點信號星座圖比較

  GPS III衛星L1頻點調制了C/A、M、L1Cd和L1Cp 4個分量的信號,其功率比關系和信號功率占比如表1所示。四路信號的功率占合路信號的62.61%, 正交支路存在占總功率37.39%的未知信號,且該信號與L1M信號存在微弱的相關性,猜測該信號可能由M信號和其它信號分量交調而成,如圖5所示。

  1 信號分量功率關系統計 

信號分量 

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% 

  

  圖5 L1M信號與L1正交支路信號互相關曲線

  測距偏差是導航信號需要特別關注的一項性能評估參數,對該顆GPS III衛星L1頻點信號進行分析發現,受信號間互干擾的影響,L1頻點各信號分量的SCB曲線存在抖動。均值統計結果顯示,L1Cp信號測距偏差最大,達到了1.6ns,其余信號分量測距偏差小于0.5ns。

 

  圖6 L1信號測距性能分析

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