不同跟踪方式下GPS L2C信号质量评估精度分析

代智辉; 饶永南; 郭瑶

doi:10.12265/j.gnss.2023097

不同跟踪方式下GPS L2C信号质量评估精度分析

doi: 10.12265/j.gnss.2023097

代智辉^{1, 2, 3, ,},
饶永南^{1, 2, 3},
郭瑶^{1, 2, 3}

1.
中国科学院国家授时中心, 西安 710600
2.
中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室, 西安 710600
3.
中国科学院大学电子电气与通信工程学院, 北京 101408

详细信息

作者简介:
代智辉：(1995—)，男，硕士，研究方向为导航信号处理及信号质量评估

饶永南：(1982—)，男，博士，研究员，研究方向为导航信号测试及信号性能评估

郭瑶：(1992—)，女，博士，研究方向为导航信号基带算法及信号质量评估

通信作者:
代智辉 E-mail： 279450908@qq.com

中图分类号: P228.4
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出版历程
- 收稿日期: 2023-05-05
- 录用日期: 2023-05-05
- 网络出版日期: 2023-10-25

Accuracy analysis of GPS L2C signal quality assessment by different tracking methods

DAI Zhihui^{1, 2, 3
, ,},
RAO Yongnan^{1, 2, 3},
GUO Yao^{1, 2, 3}

1.
National Time Service Centre, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
2.
Key Laboratory of Precise Navigation and Timing Technology, Chinese Academy of Science, Xi’an 710600, China
3.
School of Electronic, Electrical and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Science, Beijing 101048, China

摘要

摘要: 卫星信号质量好坏会影响用户的使用性能，利用软件接收机的跟踪结果可以实现信号质量评估. GPS L2C信号的伪码是由CM码和CL码时分复用(time division multiplexing，TDM)组成，根据其信号特点可以使用不同的跟踪方式进行跟踪. 针对不同跟踪方法对信号评估精度的影响，重点分析了信号一致性，信号的相关性能等指标. 通过仿真信号分析和实测数据验证，结果表明：联合跟踪相比于单分量跟踪其评估精度更高，且各项指标的评估结果都优于单条支路的评估结果，使用联合跟踪会带来更小的测距误差.
- GPS L2C信号 /
- 跟踪 /
- 一致性 /
- 相关损失 /
- S曲线偏差(SCB)
Abstract: The quality of satellite signals affects user performance, and signal quality evaluation can be achieved by utilizing the tracking results of software receivers. The pseudo-code of GPS L2C signal is composed of CM code and CL code time division multiplexing. According to its signal characteristics, different tracking methods can be used for tracking. The influence of different tracking methods on the accuracy of signal evaluation is analyzed, and the signal consistency and signal correlation performance are analyzed. Through simulation signal analysis and measured data verification, the results show that the joint tracking has higher evaluation accuracy than the single component tracking, and the evaluation results of each index are better than the evaluation results of a single branch. The use of joint tracking will bring smaller ranging error.
- GPS L2C signal /
- tracking /
- consistency /
- related losses /
- SCB

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图 1 GPS L2C信号伪码结构

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图 2 鉴相结果

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图 3 理想信号SCB曲

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图 4 理想信号一致性结果

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图 5 CM码跟踪不同载噪比信号SCB曲线

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图 6 CL码跟踪不同载噪比信号SCB曲线

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图 7 联合跟踪不同载噪比信号SCB曲线

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图 8 CM码跟踪不同载噪比信号SCB曲线

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图 9 CL码跟踪不同载噪比信号SCB曲线

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图 10 联合跟踪不同载噪比信号一致性曲线

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图 11 三种跟踪方法的鉴相结果

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图 12 实测信号SCB曲线

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图 13 实测信号一致性曲线

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表 1 理想信号评估结果

信号	相关损失/dB	S曲线过零点偏差/ns	码载一致性/ns
CM码跟踪	0.011 3	−0.030 9	0.103 6
CL码跟踪	0.011 7	0.030 8	0.102 4
联合跟踪	0.000 1	0.000 8	0.033 0

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表 2 不同载噪比仿真信号相关损失

载噪比/(dB-Hz)	CM码/dB	CL码/dB	联合跟踪/dB
55	7.244 7	7.360 8	7.166 5
65	1.581 0	1.551 2	1.544 9
75	0.190 0	0.168 7	0.103 7
85	0.030 6	0.029 6	0.019 1

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表 3 不同载噪比仿真信号SCB

载噪比/(dB-Hz)	CM码/ns	CL码/ns	联合跟踪/ns
55	–0.177 1	0.181 8	0.100 1
65	–0.146 2	0.152 3	–0.028 9
75	0.010 1	0.009 2	0.003 4
85	0.005 6	0.006 4	–0.003 1

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表 4 不同载噪比仿真信号一致性(标准差)

载噪比/(dB-Hz)	CM码/ns	CL码/ns	联合跟踪/ns
55	0.253 8	0.243 2	0.162 3
65	0.126 9	0.121 6	0.060 6
75	0.103 2	0.106 3	0.036 8
85	0.104 5	0.099 5	0.033 1

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表 5 三种跟踪方法的鉴相结果(标准差) ns

序号	CM码	CL码	联合跟踪
1	0.002 3	0.002 4	0.001 8
2	0.002 4	0.002 5	0.001 9
3	0.002 4	0.002 4	0.001 8
4	0.002 5	0.002 6	0.002 0
5	0.002 4	0.002 4	0.001 8
6	0.002 3	0.002 2	0.001 8

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表 6 实测信号相关损失 dB

序号	CM码	CL码	联合跟踪
1	–0.182	–0.165	–0.061
2	0.183	–0.164	–0.054
3	–0.097	0.107	0.058
4	–0.133	–0.167	0.055
5	–0.099	0.095	0.054
6	0.174	–0.167	–0.055

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表 7 实测信号SCB评估结果 ns

序号	CM码	CL码	联合跟踪
1	–0.0147	0.0156	–0.0072
2	–0.0892	0.0037	–0.0018
3	–0.0399	–0.0295	–0.0028
4	–0.0350	0.0388	–0.0022
5	–0.0227	0.0091	–0.0034
6	–0.0380	–0.0290	–0.0081

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表 8 实测信号一致性评估结果 ns

序号	CM码	CL码	联合跟踪
1	0.103	0.103	0.023
2	0.157	0.155	0.079
3	0.154	0.149	0.053
4	0.167	0.172	0.065
5	0.143	0.143	0.067
6	0.131	0.129	0.085

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参考文献(11)

[1]	李宏肖. GPS Ⅲ新体制L2频点导航信号分析[J]. 无线电工程, 2022, 52(5): 833-839.
[2]	饶永南, 康立, 王萌, 等. GPS III首星空间信号质量监测评估[J]. 电子学报, 2020, 48(2): 407-411.
[3]	康立, 饶永南, 王雪, 等. GPSBIIF-1卫星L1频点QPSK VS CASM 信号质量评估[J]. 宇航学报, 2019, 40(1): 102-108.
[4]	郭瑶. 北斗B1C信号高精度跟踪及评估技术研究[D]. 西安: 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2019.
[5]	宿晨庚, 郭树人, 刘旭楠, 等. 北斗三号基本系统空间信号质量评估[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(11): 2689-2697.
[6]	BOLLA P, BORRE K. Performance analysis of dual-frequency receiver using combinations of GPS L1, L5, and L2 civil signals[J]. Journal of geodesy, 2019, 93(3): 437-447. DOI: 10.1007/s00190-018-1172-9
[7]	MARIAPPAN S, BABU S R , RAO S B . Acquisition and tracking strategies of Modernised GPS L2C signal[C]// International Conference on Recent Trends in Information Technology, 2011. DOI: 10.1109/ICRTIT.2011.5972410
[8]	王雷. GPS L2C信号捕获跟踪技术研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学, 2015.
[9]	ZENG Q X, TANG L L, HUANG Y H, et al. GPS L1 aided fast acquisition of L2C signal based on segmented split-radix FFT[J]. Journal of chinese inertial technology, 2015, 23(1): 92-97. DOI: 10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2015.01.019
[10]	QAISAR S U, BENSON C, RYAN M J. A novel efficient signal processing approach for combined acquisition of GPS L1 and L2 civilian signals[C]// Military Communications and Information Systems Conference (MilCIS), 2016. DOI: 10.1109/MilCIS.2016.7797340
[11]	LIU Y C, HONG L , CUI X , et al. A tracking method for GPS L2C signal based on the joint using of data and pilot channels[C]//The 11th International Computer Conference on Wavelet Actiev Media Technology and Information Processing (ICCWAMTIP), 2014. DOI: 10.1109/ICCWAMTIP.2014.7073354