卫星导航原理  081002M05008H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:武建锋,饶永南,施韶华
授课时间: 星期四,第2、3、4 节
授课地点: 学园二304
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 081002M05008H 课时: 44 学分: 2.50
课程属性: 专业普及课 主讲教师:武建锋,饶永南,施韶华 助教:
英文名称: Principles of Satellite Navigation 召集人:

教学目的、要求

介绍导航信号及接收机原理,是导航信号接收处理技术的入门必修课程,内容涵盖导航信号,导航接收机,频率源等方面。目的是使学生全面、系统了解卫星导航信号处理的基础知识,培养学生在卫星导航信号处理方面的基本研究能力,具备开展卫星导航信号处理专业研究的基础技能。

预修课程

高等数学、通信原理

教 材

主要内容

本课程的授课内容由三部分组成: 
第一部分 导航信号测试评估(计划12学时):王雪主讲 
第1讲 导航信号基本理论(4个学时) 
教学重点:卫星导航信号的基本组成,卫星导航系统的信号体制,信号体制发展及未来趋势,卫星信号产生方法与星上载荷基本结构。 
教学难点:新型调制方式和多路复用技术 
第2讲 导航信号空间传播特性和误差分布(2个学时) 
教学重点:卫星信号空间传播路径组成,大气电离层和对流层等对信号功率、时延、频率等影响,空间通道带来的信号测量误差分析,地面传播带来的信号误差分析 
教学难点:空间传播引起的信号测量误差分析。 
第3讲 导航信号性能指标体系(5个学时) 
教学重点:信号性能评价指标体系及分析方法,信号质量评估现状及发展,信号质量评估指标体系及分析方法,信号质量对信号性能的影响分析。 
教学难点:信号质量对信号性能的影响分析。 
第4讲 导航信号测试评估系统示例(1个学时) 
教学重点:导航信号测试评估系统发展,GNSS导航信号测试评估系统介绍,转发式卫星导航试验系统介绍。 
教学难点:信号测试评估系统的重要组成及原理。 
第二部分 导航信号接收处理技术(计划18学时):武建锋主讲 
第5讲 导航接收机原理与构成(计划3学时) 
教学重点:导航接收机的概况,导航接收机的定位原理,导航接收机的构成。 
教学难点:伪随机码测距原理 
第6讲 接收机变频链路特征(计划3学时) 
教学重点:导航信号的发射与接收,接收机天线,射频前端处理。 
教学难点:射频信号处理的原理和构成 
第7讲 导航信号的跟踪与捕获(计划3学时) 
教学重点:信号捕获的基本概念,常见的信号捕获方法,信号跟踪的基本原理,接收机中的跟踪环。 
教学难点: 基于FFT算法的信号捕获 
第8讲 伪距测量误差分布特征(计划3学时) 
教学重点:伪距测量值的概念,测量误差,差分定位原理。 
教学难点:伪距测量误差源和修正方法 
第9讲 定位方程解算方法(计划3学时) 
教学重点:最小二乘原理,基于最小二乘法的定位方程解算,定位精度分析。 
教学难点: 基于最小二乘法的定位解算原理 
第10讲 接收机电路实例(计划3学时) 
教学重点:硬件接收机的概况,射频前端模块的硬件实现,基带数字信号处理模块的硬件实现,定位导航运算模块的硬件实现,经典接收机电路介绍。 
教学难点:实际电路和接收机原理的联系与区别 
第三部分 导航信号接收机频率源技术(计划12学时):施韶华主讲 
第11讲 导航信号接收机频率源简介(计划3学时) 
教学重点:导航信号接收机频率源发展历程、基本原理、主要特性与评价指标。 
教学难点:GPS系统接收机、北斗系统接收机频率源核心技术 
第12讲 基于单片机的频率测量方法(计划3学时) 
教学重点:精密频率测量技术发展历程,双混频时差测量技术基本原理,基于单片机的小型化方法 
教学难点:DMTD测量系统结构及工作原理 
第13讲 数字频率合成技术(计划3学时) 
教学重点:数字频率合成技术主要实现方法、直接数字频率合成技术工作原理、输出信号质量分析 
教学难点:直接数字频率合成技术方案,信号噪声及模型分析 
第14讲 频率合成器电路实例(计划3学时) 
教学重点:常见频率合成器分类、典型模拟频率合成器电路,数字频率合成器电路,基于直接数字频率合成技术的接收机频率源电路。 
教学难点:输出信号质量控制,带通滤波器基本原理及设计准则 

参考文献

(1)GPS原理与应用,Elliott D.Kaplan著,邱致和,王万义译,电子工业出版社,2002
(2)卫星导航系统时间基础,吴海涛,李孝辉,卢晓春等著,科学出版社,2011
(3)Pratap Misra, Per Enge (2006), Global Positioning System, Signals, Measurements, and Performance, Second Edition, Ganga-Jamuna Press.