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大学毕业设计一席谈之三十七 北斗卫星B1C信号的捕获仿真(1)信号生成

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本系列文章的知识脉络和之前GPS信号的捕获系列如出一辙!在知网上找到多篇论文,目录和内容都很清晰!我就按照论文里面的讲解编写相关的仿真程序,这也是本人实践能力的体现。通过本系列文章的讲解可以让大家感受代码从理论而来到实践中去的过程!本系列文章准备时间超过三年,希望能够大家带来很多帮助!

GPS信号和北斗系统信号有差异,但也有共同点。因此算法也有差异和共同点取长补短,然后借鉴就可以从GPS卫星信号算法中获益,然后用到北斗信号的算法中。之前写了PPP-B2b信号,这个信号和本系列文章中的B1C信号有和差异啊?
北斗卫星的 PPP-B2b 信号和 B1C 信号的差异主要体现在以下几个方面:
  1. 信号来源:PPP-B2b 信号由北斗三号的三颗地球同步轨道(GEO)卫星播发,而 B1C 信号则是由北斗三号的部分卫星播发。
  2. 服务类型:PPP-B2b 信号主要提供精密单点定位(PPP)服务,可为用户提供公开、免费的高精度服务;B1C 信号则提供定位导航授时服务(RNSS)。
  3. 精度和收敛速度:在实时动态定位性能方面,B1C+B2a 组合方式在定位精度和收敛速度方面略优于 B1I+B3I。
  4. 应用场景:PPP-B2b 信号可用于国土测绘、海洋开发等传统高精度领域,也可支撑高精度服务的大众化应用;B1C 信号则广泛应用于导航、定位等领域。
《北斗三号 PPP-B2b 服务性能评估》中提到,在 N、E、U 三个方向上,使用德国地学中心多系统快速产品(GFZ BeiDou multi-GNSS,GBM)的 B1I+B3I 信号组合收敛最快,且最终收敛精度最高,其次是 B1I+B3I(PPP-B2b)信号组合,最后是 B1C+B2a(PPP-B2b)信号组合;而《北斗三号新信号中长基线 RTK 定位研究》则表明,在中长基线 RTK 定位方面,B1C+B2a 组合的模糊度首次固定时间优于 B1I+B3I 组合,其定位精度也略优于 B1I+B3I 组合和 GPS 的 L1+L2 组合。
北斗卫星的 PPP-B2b 信号和 B1C 信号的工作原理如下:
PPP-B2b 信号:由北斗三号的三颗地球同步轨道(GEO)卫星播发,为用户提供公开、免费的高精度服务。其基本原理是使用北斗三号 PPP-B2b 信号作为数据广播信道,由北斗三号的 3 颗 GEOP 星在我国及周边地区播发北斗三号系统和其他全球卫星导航系统的轨道和钟差等改正信息,为用户提供公开、免费的静态厘米级、动态分米级高精度服务。
B1C 信号:是北斗导航系统中的一种导航信号,具有一定的带宽和调制方式。BDS-3系统在BDS-2系统的基础上,增加了B1C信号。该信号不仅在性能上实现更高的效率和更优的精度,而且在与其他卫星导航信号的互兼容、互操作上也实现了更佳的体验,能为用户接收机提供更佳的服务。作为北斗三代最主要的公开服务信号,B1C 面向全球用户提供公开服务,无论是单频、双频或者多频用户接收机都需要接收 B1C 信号。B1C 可以实现与 GPS L1C 和 Galieo E1 OS 的兼容与互操作,还可以与 B1I 共存,确保由北斗二代到北斗三代的平稳过渡,是北斗自主可控、自主创新的重要标志。
通过仿真对北斗 B1C 信号进行分析可以更好地验证理论模型和算法,评估导航系统的性能和精度。仿真可以模拟信号的发射、传播和接收过程,考虑各种影响因素,从而得出信号质量、定位精度等指标,为实际应用提供参考。
本系列文章的研究对象就是B1C信号!
现在涉及这方面知识的论文超级多,要能分辨论文质量的高与低!请大家跟着本人的讲解过程来学习,确保准确性。先看公开资料!
图片中关于频段的内容有错误。从知网选了一篇论文和大家分享,分享的同时加入我的讲解!先看传输体制!传输体制包含着物理层仿真的所有知识点!
然后研究什么呢?
PMF-FFT算法在本公众 号里面重点讲解,其他都在扩频信号的捕获系列文章里面进行了详细讲解。那么本系列文章会以PMF-FFT为重点,写出对应的算法仿真程序。
之前已经讲过相关内容及应用,欢迎大家前去学习。
跟踪内容会在一个新的系列文章里面出现。传统的载波跟踪环和码跟踪环都已经出现在本公众 号里面了。比如扩频系统的跟踪系列!!!欢迎前去阅读交流。学习的脉络已经多次在仿真秀的视频课程中提及,感兴趣的读者可以去听课!
体制是公开的
BDS-3新增卫星信号主要包括两个:B1C和B2a。其中,B1C信号能与GPS系统、Galileo系统实现兼容与互操作,这意味着北斗三代大发展符合当前国际潮流,将进一步地融入GNSS的大家庭。
此时本人看的比较懵逼!什么是BOC调制?第一次听说啊,那怎么办?和大家一样从看书学习开始慢慢了解。
 
 
 
此时才知道什么是BOC(1,1)调制,不学就会落伍!本人亦如此!老算法工程师更要不断更新知识结构。

公开资料的介绍!
什么是 QMBOC 调制?依旧是看书学习走起,当然也可以求助于AI。

QMBOC是一种通过正交复用优化导航信号性能的调制技术,结合了不同BOC调制的优点,广泛应用于现代GNSS中以提升定位精度和可靠性。
再看伪码序列知识!
B1C信号的测距码是对Weil码截短得到的伪随机码,采用了分层码结构,主码周期为10230个码片,子码周期为1800个码片,B1C信号的伪码结构如下图所示。

B1C信号的伪码结构!

B1C信号数据、导频分量都采用Weil码作为扩频序列,主码序列的码长为10230,是由长度为10243的Weil码循环截断产生,即截断序列为:

北斗B1C信号设定的扩频序列共有63个,每颗PRN号确定的北斗三号卫星广播的B1C信号对应唯一的扩频码序列。B1C信号的扩频序列选择Weil码型是因Weil码能够灵活选取序列长度,同时又具有良好的自相关和互相关性能。

具体内容详见下面的文档,互联网可下载!这里给出部分内容!

再来详细的讲解整个信号生成的流程!
框图对于信号组成的理解会有非常大的帮助!
BOC信号由电文、伪码、方波副载波及正、余弦载波构成。导航电文先后经过伪码和方波副载波两次扩频调制后,然后调制在载波上。
BPSK调制信号的时域数学表达式为: 


来源:通信工程师专辑
海洋理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-05-30
最近编辑:2天前
算法工匠
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