2 0 1 2年1 2月2 7日上午, 北斗卫星导航系统 BDS
新闻发布会在国务院新闻办公室
新闻发布厅召开, 宣布北斗卫星导航系统正式提供区域服务。 北斗卫星导航系统的建成意
味着我国的科技实力在导航领域有新的突破和延伸, 这期间有杰出的科学家在前面探索开
拓研究, 培养了众多科技人才。 随着诸多关于卫星导航的优秀书籍陆续出版, 使很多从事
与卫星有关工作的学者受益匪浅。 作为受益者之一, 我们想尽一份力量, 结合自己的研究
成果, 并综合国内外的一些研究成果, 撰写 《 全球导航卫星系统兼容原理及其仿真》 一
书, 帮助关注兼容评估或互干扰分析的学者系统了解兼容理论和互干扰计算方法。
第1章将介绍全球导航卫星系统兼容的研究背景、 全球导航卫星系统兼容的定义, 以
及全球导航卫星系统兼容的国内外研究现状, 并指出现代化全球导航卫星系统的性能指标
不仅包括有效性、 准确性、 完好性和连续性, 还应该包括兼容性和互操作。 卫星导航系统
一般由空间段、 地面控制段和应用段等三个部分组成。 其中, 空间段主要由卫星导航星座
等组成; 地面控制段主要包括全球地面控制段、 全球地面任务段、 全球域网、 导航管理中
心、 地面支持设施和地面管理机构等; 应用段主要包括区域性和本地性的系统应用服务、
用户接收机及其等同产品。 在卫星导航系统的三个部分中, 空间段中的星座、 频率部署和
信号体制处于首要的位置, 直接影响着兼容结果。 本书的第2章~第4章将围绕星座、 频
率部署和信号体制来综合分析目前的四大全球导航卫星系统。 第2章介绍目前已存在和在
建的四大全球导航卫星系统 GP S、 GLONAS S、 GAL I LEO 和 BDS 在 L频段上的频率
部署情况, 不同卫星导航系统占用相同的频段会造成相互干扰而出现兼容问题, 因系统内
或系统间信号频谱重叠, 将导致信号间不同程度的干扰。 第3章主要介绍子载波调制方
式。 导航信号的子载波调制方式显著影响信号的功率谱密度包络, 如 BOC 调制方式, 其
分裂的谱结构可以有效减小信号谱主瓣的重叠度, 有效提高信号的兼容性。 第4章介绍
GP S、 GAL I LEO、 GLONAS S和 BDS的信号体制结构, GP S、 GAL I LEO 和 BDS都采用
CDMA 传输模式, 而 GLONAS S则采用 FDMA 传输模式。 第5章介绍全球导航卫星系统
干扰对捕获、 跟踪与数据解调的影响, 简单讨论射频前端带宽、 自动增益控制和 A D 转
换对干扰抑制的影响, 给出SN I R 分析模型, 以及等效载噪比和谱分离系数的推导过程。
第6章讨论全球导航卫星系统干扰对码跟踪误差的影响, 给出码跟踪误差分析模型, 推导
相干和非相干超前减滞后码跟踪误差、 码跟踪谱灵敏度系数, 总结白噪声下的码跟踪误差
前 言
Ⅵ
和部分频带干扰下的码跟踪误差。 第7章就导航信号参数与功率谱密度的关系, 给出导航
信号功率谱密度的一般解析式, 推导伪码序列、 数据速率和码片波形对信号功率谱的影
响, 最后讨论预检测积分时间对信号功率谱的影响, 并给出长码的界定准则。 第8章将系
统总结全球导航卫星系统兼容评估理论, 给出评估模型及参数、 星地链路损耗的计算模
型、 评价指标和兼容的理论评估方法。 第9章基于前面的理论基础, 对 GP S、 GAL I LEO
和 BDS的系统内干扰和系统间干扰进行仿真。 第1 0章是本书内容的扩展, 主要讨论全球
导航卫星系统互干扰抑制技术, 互干扰抑制技术的应用和发展可减弱导航系统间的干扰,
提高系统间的兼容能力。 第1 1章是认知卫星导航系统, 主要讨论全球导航卫星系统兼容
带来的优势与挑战, 以及认知技术对全球导航卫星系统兼容带来的机遇。 为了方便读者的
学习和讨论, 本书的最后附录为全球导航卫星系统兼容的应用程序源代码。
本书相关研究成果得到了国家自然科学基金重大研究计划 6 8 1 1 3 4 0 9、 国家自然科
学基金面上项目 6 1 5 6 3 0 0 4, 以及国家自然科学青年基金 6 1 2 0 3 2 2 6 的资助。
由于作者水平有限, 书中难免会出现错误和不妥之处, 敬请读者不吝指正。
作 者
2 0 1 8年8月于北京
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