【doc】 干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影响

【doc】 干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影响 干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影 响 总第148期 2005年第4期 舰船电子工程 ShipElectronicEngineering VO1.25No.4 13 干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影响 周坤芳李德武周湘蓉 (海军兵种指挥学院广州510430) 摘要:主要以GPS接收机的载波噪声功率密度I:L(C/N0)为基础, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 压制干扰对GPS接收机载波相位测量精度的 影响.若要在干扰环境下提高GPS的定位精度,必须采取 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 提高GPS接收机的抗干扰能力,如采用外部导航辅助等. 关键词:干扰;GPS接收机;载波相位测量;精度分析 中图分类号~TN972 InfluenceofJammingtoCarrierPhaseMeasuringAccuracyofGPSReceiver ZhouKunfangLiDewuZhouXiangrong (NavalAcademyofArmsConunand,Guangzhou510430) Abstract:Onthebasisofcarriernoisepowerdensityrale(C/NO)ofGPSreceiv er,itanalyzedtheinfluenceofsupprexsed jammingIocarrierphasemeasuringaccuracyofGPSreceiver.IfGPStxxsilio ningaccuracyneedbeimprovedunderthejanuning janmlingabilityof circumslance,iinmsllakemeasuresIoimprovetheand— GPSreceiver,suchasoulernavigalionaid,etc. Keywords:jamming,GPSreceiver,carrierphasemeasure,accuracyanalysis Classnumber:TN972 1引言 GPS接收机性能的基本度量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是位置协方 差,在卫星性能和信号路径特性给定的情况下,协 方差直接取决于测量时的接收机通道跟踪精度和 位置精度因子(PDOP).在干扰环境下,干扰使 GPS接收机的载波噪声功率密度(Cn)降低,C/ NO的降低将直接影响GPS接收机通道跟踪和伪 距测量,最终将影响GPS接收机的位置协方差. 因此,相比之下,前者显得尤为重要. 2GPS接收机的信号声功率密度 比(C/N0) 通常情况下,一般是通过信噪比(S)来描述 GPS接收机接收到的信号质量,但是噪声功率 与带宽成正比,而且GPS接收机的延迟锁定环 (Dl1),载波跟踪环(PI1)和数据鉴别器的带宽各 不相同,这些带宽可用软件调校到预期的动态视线 收稿日期:2005年j月31日,修回日期:2005年3月j日 上.因此,通常将信噪比归一化到1Hz的带宽上, 用信号声功率密度比(C/No)来描述信号质量. 2.1GPS接收到的干扰机功率(J) GPS接收机输入端上来自所有干扰源的总功 率,可根据干扰源等效全向辐射功率,GPS接收机 与干扰源的距离,视线方向上的干扰源和接收机天 线增益的 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 来计算. GPS接收到的干扰机功率jlJ: ..,:R2L(南)(1)J一,4fJ,i 式中:JT为干扰机的输出功率; 为干扰机天线在接收机方向上的增益; G为GPS接收机天线在干扰方向上的增益; ?c为光速; f为GPS的L1频率(1575.42MHz)或L2频率 (1227.6MHz); L为处理器损耗; R为到干扰机到接收机的距离. 2.2信号声功率密度比(C/N,) 14周坤芳等:干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影响总第148 期 由于热噪声和人为噪声的电压是非相关的,通 常将它们的功率密度相加可以得到总的噪声功率 密度,则信号声功率密度比(C.)[]: C c/N.(2) 式中:S是接收到的信号功率,取决于被接收卫星 的仰角: kT0是热噪声功率密度(k为波耳兹曼常数, T0热噪声基准温度); J为接收到的干扰机功率; Qfc是扩频处理增益(Q是扩频处理因子(无 量纲),fc是GPS的PRN码速率). 3干扰对GPS接收机C/N0的影响 干扰对GPS接收机的根本影响是降低C/N0, 而C/N0的降低将直接影响GPS接收机的载波测 量精度. 3.1未受干扰时的C[2] C/No=S+G一lOlog(kT0)一Nf—L(dB—Hz) (3) 式中:sr是接收机的GPS信号功率dBW; 是指向卫星的天线增益(dB); lOlog(kT0)是接收机热噪声密度(dBW—Hz) =一204(dBW—Hz); Nf为包括天线和电缆损耗的接收机噪声 (dB); L为处理器损耗(dB). 假设GPS在右旋圆极化天线情况下接收的最 ?宽 小功率:LlC/A码,159.6dBW,L1P码一162.6 dBW,P(Y)码一165.6dBW,G:0dB,Nf= 4dB,L=2dB的条件下,根据(3)式计算出无干扰 时的最小C/No值,如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示. 表1表示无干扰时的最小C/No值 码类C/No(dB—Hz) LlC/A码 LlP码 L2P(Y)码 38.4 35.4 32.4 3.2受干扰后的C 未受到干扰的C/No因受到干扰而降到,个 较低的等价C/No,称为等效载波噪声功率比[C/ N0]?.其与未受干扰时的C/No,J/S的关系为(以 dB—Hz)表示【J:. c/N.]田:,1Olog[10一(c)/lo+—lO(J/S, ~/lo ] (dB—Hz)(4) 式中:GPS的PRN码速率(chips/s)f,对C/A码为 1.023×10.chips/s,对P(Y)码是10.23×10 chips/s; 扩频处理因子Q,对窄带干扰Q:1,对宽带干 扰Q=2,对宽带扩频干扰Q:1.5; C0为1Hz带宽时的无干扰载波噪声功率 (dB—Hz)=lOlog(c/n0); J/S为干扰信号功率/~(dB)=101og(j/s). 针对不同的干扰源(窄带干扰,宽带干扰,宽带 扩频干扰),根据(4)计算受干扰后C所降到一 个较低的等效[C/No]. ?窄带干扰源Q=1 表2受窄带干扰源干扰后[C/N0]值 ?宽带扩频干扰Q:1.5 2005年第4期舰船电子工程15 表4宽带扩频干扰受干扰后[C]值 4干扰对GPS接收机载波相位测量 精度的影响 4.1干扰对GPS接收机载波相位测量精度的影响 以C/N为基础,则载波相位测量方差由下式 计算…: 一 ?(+2(C/垃No)2)())(5)?I十——八J 式中:BpLL是PLL噪声带宽(Hz); BID是累积和转储滤波器的噪声带宽(Hz); 是载波波长(L1时为0.19m或时为 0.245m). 在实际噪声干扰过程中,由于C/No的取值较 假设接收机PLL噪声带宽BpI上=18Hz,载波 波长u为0.19m,L2为0.245m,则GPS接收机 载波相位测量精度adr随C的变化曲线如图2 所示 4.2影响分析 随着干扰功率的增加,GPS接收机的C/N将 显着降低,而C/N对GPS接收机载波相位测量很 重要.因此,C的降低,GPS接收机的码环和 载波环的热噪声增加,使得载波相位测量误差增 加,最终导致导航定位误差.如果将CAN降到 GPS接收机的载波跟踪门限以下,GPS测量误差 变大,甚至会使GPS接收机失去从GPS卫星信号 获得测量值的能力.在这种条件下,未经辅助的 GPS接收机将失去其导航定位的能力. BI)LLBI.大的多,所以,BPLLBID项可近似为., 故5结束语 (5)可近似为: % ().? 从(6)式可见,adr是C/N0的函数,通过测定干 扰信号对C/No的影响,就能估计出其对GPS接收 机载波相位测量精度的影响. 相 位 测 量 误 差 的 方 法 Odr 2 篓::j::j:::土j:::j:::笠蚌士j:】I石L—————dt3一Hz C/Nc —— L1载波……一L2载波 图2GPS接收机,随C/N0变化曲线图 由于GPS卫星的发射功率不可能很大,GPS 在地面上接收到的信号功率比较弱,从而使得 GPS容易受到来自地面或近地空间的电磁干扰. 而干扰所造成的影响将降低GPS接收机的C/N, C/N的降低将使得接收机码和载波跟踪环中的热 噪声抖动增加,从而增加了载波相位测量的误差, 最终将影响GPS接收机的定位精度.因此,在干 扰环境下提高GPS导航定位精度,必须采取措施 提高GPS接收机的抗干扰能力,如采用外部导航 辅助等. 参考文献 [1]干国强主编.GPS干扰与抗干扰技术(第1集) [C],信息产业部电子第二十所,1999 [2]周坤芳等.惯导辅助GPS接收机抗干扰能力[J]. 导航,2004,(1)