测量GPS-III卫星信号的功率谱与星座图 留言

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。

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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。

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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。

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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。

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表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%

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。

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以上来源公众号:国家授时中心。下面给出一些关于GPS III卫星的一些知识,加深大家对GPS III卫星信号的认识。

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美国空军的新一代全球定位系统计划GPS III,旨在更准确,更安全,更多功能。计划利用32颗GPS III 卫星取代目前在轨旧卫星。GPS III SV-01是其中的第一颗,其精度号称是现有GPS II系统的3倍,抗干扰能力则将提高8倍。

更多关于GPS信号的知识可以点击:《GPS传统信号与新信号的产生

上文中国家授时中心测量到的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。其中L1C是民用信号,是在L1频率(1575.42 MHz)包含的当前GPS用户使用的C/A码信号。下面是公开资料中给出的参考值。

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上面给出的功率中,军用码(M-code)的值有2种:-158dBW/-138dBW,主要是波束的窄和宽的原因(如下图),窄波束覆盖的区域仅直径数百公里的区域,但是其抗干扰性明显提高。

更多关于单位dBW的知识可以点击:《dB、dBm的含义与区别

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原文始发于微信公众号(雷达通信电子战)

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