北斗卫星通信技术论文提纲

论文题目：北斗卫星定位信号波形模拟关键技术研究与验证

摘要：北斗卫星导航系统正处于全球组网阶段,北斗系统也逐步应用到国民经济和社会发展的各领域。在对北斗卫星信号接收机的性能测试中,卫星导航信号模拟器由于具有可加载配置、不受地域和场景约束和高稳定性等优点成为北斗接收机重要的测试工具。本文从北斗导航系统的关键技术出发,结合移动无线卫星通信信道模拟技术,实现了一种软件定义的多频点北斗卫星导航信号模拟器,主要工作内容如下:首先,对全球导航卫星系统中主要的GPS,GLONASS和BDS进行系统总结。对比分析各系统的发展历程,系统组成及主要功能,星座和轨道分布以及各系统信号特点;阐述移动无线卫星通信信道的衰落特性并详细分析典型的基于实验统计的Lutz卫星通信信道模型。其次,给出卫星信号模拟器的技术指标并分析卫星导航信号模拟关键技术。研究北斗卫星导航系统的定位原理,针对影响定位精度的误差建立误差修正模型,包括卫星钟差,电离层误差和对流层误差;阐述卫星信号模拟中时间系统和坐标系统的转换方法;给出导航电文中的星历参数的意义和算法,根据观测精密星历参数通过最小二乘法外推任意时刻星历参数并论证了拟合算法精度误差在lm内。然后,设计北斗二号B1I信号和北斗三号BlC信号的波形模拟仿真链路。根据B1I信号和B1C信号标准,详细研究信号帧结构,测距码序列的结构和特性、编码原理和方式、调制原理和多址接入方式,并根据信号处理方式设计信号波形仿真链路,结果表明仿真结果与理论相吻合。最后,对北斗卫星导航信号模拟器进行设计和验证。完成在软件无线电开发平台的卫星导航信号模拟器的总体架构设计,对信号生成链路和卫星信道进行实现,详细介绍关键单元的实现过程;对实现结果进行测试验证,验证了模拟卫星信号频谱和移动无线卫星通信信道的衰落特性,经过接收机测试,卫星信号模拟器可完成5颗星模拟,单项定位精度达到10m。论文设计了一种基于软件无线电的多频点北斗卫星导航信号模拟器,为接收机性能测试提供了参考,也可作为后续卫星信号模拟器的理论和实现研究借鉴。

关键词：北斗卫星信号模拟;星历参数拟合;Lutz信道模型;软件无线电

学科专业：通信与信息系统

摘要

ABSTRACT

缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究工作与贡献

1.3 论文结构与安排

第二章 卫星导航系统概述

2.1 引言

2.2 卫星导航定位系统

2.2.1 GPS概况

2.2.2 GLONASS概况

2.2.3 BDS概况

2.3 移动无线卫星通信信道模型

2.4 卫星信号模拟器国内外发展现状

2.5 本章小结

第三章 北斗卫星定位信号模拟需求与关键技术

3.1 引言

3.2 北斗卫星定位信号模拟需求

3.3 北斗卫星定位信号模拟关键技术

3.3.1 无源定位及授时原理

3.3.2 坐标与时间系统

3.4 广播星历参数

3.4.1 广播星历参数及意义

3.4.2 广播星历参数算法

3.4.3 广播星历参数拟合

3.4.4 广播星历参数拟合精度

3.5 本章小结

第四章 北斗卫星定位信号仿真设计

4.1 引言

4.2 北斗二号B1I信号结构

4.2.1 数学模型

4.2.2 数据帧

4.2.3 信道编码

4.2.4 B1I信号测距码

4.2.5 调制方式

4.2.6 总体结构

4.3 北斗三号B1C信号结构

4.3.1 数学模型

4.3.2 数据帧结构

4.3.3 B1C信号测距码

4.3.4 信道编码

4.3.5 调制方式

4.3.6 总体结构

4.4 本章小结

第五章 北斗卫星定位信号波形实现与验证

5.1 引言

5.2 实现平台

5.3 波形实现总体结构

5.4 关键单元实现

5.4.1 PC端参数

5.4.2 参数处理与分发

5.4.3 北斗卫星信号模拟总体结构

5.4.4 编码组帧单元

5.4.5 扩频调制单元

5.4.6 移动无线卫星信道

5.5 资源消耗

5.6 测试与验证

5.6.1 测试环境

5.6.2 北斗卫星信号测试

5.6.3 信道模型测试

5.6.4 定位测试

5.7 本章小结

第六章 总结语

6.1 研究总结与主要贡献

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附件