gps信號和其干擾的matlab仿真

a竹技2011年第24卷第5期 Electronic Sci．＆Tech．／May．15．201 1 GPS信號和其干擾的Matlab仿真 馬 茹 ，胡建偉 ，楊立成 (1．西安電子科技大學電子工程學院，陜西西安710071；2．解放軍總裝備指揮技術學院光電裝備系，北京 101416) 摘要 文中主要以Matlab為平臺，對GPS信號的信號結構(數據信號，C／A碼)、GPS的多種干擾方式進行仿 真，并分析了不同干擾的干信比與誤碼率關系。 關鍵詞GPS；干擾方式；Matlab仿真 中圖分類號TN911．4；P228．4 文獻標識碼A 文章編號1007—7820(2011)05—017—06 The Matlab Simulation of the GPS Signal and the Interference Ma Ru ，Hu Jianwei 。Yang Licheng (1．School of Electronic Engineering，Xidian University，Xi’an 7 1 007 1，China； 2．Department of Photoelectronic Equipment，The Academy of Equipment Command&Technology，Beijing 101416，China) Abstract This paper simulates the parameter of the GPS signal(data signal，C／A code)and the different in- terference s of GPS with Matlab as emulation mode．The relation between JNR and the BNR in different inter． ference s is analyzed． Keywords GPS；the interference s；Matlab simulation GPS接收系統最大的弱點是易受干擾性，目前，我 國的GPS在軍用、民用領域應用范圍日益擴大，在這方 面的研究工作也應加速進行。本文詳細說明了利用 Matlab產生GPS信號，并對多種干擾進行仿真分析的過 程。為了對各種信號的干擾效果進行準確有效的分析， 搭建仿真平臺進行仿真是必要的。將產生GPS并加不同 干擾分析其眭能的系統模塊設計，如圖1所示。 圖1 GPS系統干擾誤碼率仿真模型 由于接收機同時收到多路信號，本文簡單討論單 路信號。設接收機所處理的信號的序號為1，則對 C／A碼接收機，收到GPS信號可表示為l11 R(t)=2．／2riDl(t)CAl(t)COS(∞lt+ )+J(t)+N(t) (1) 式中，P為接收功率；D。(t)為數據信號；CA。( )為信號 收稿日期：2010一l1—25 作者簡介：馬茹(1986一)，女，碩士研究生。研究方向： 頻通信干擾。 ——WWW． C／A碼；J(t)和Ⅳ(f)分別是多址干擾信號和高斯噪聲。 1 GPS衛星信號 假設每個導航數據包含30位 J，每位導航數據包 含20組C／A碼(1 023位)，每組C／A碼的周期為 1 ms，載頻取L．=154 F=157 542 MHz，每位包含 1 540個載波。當每個載波按8個采樣點計算時，每個 導航數據的仿真數據為30 x 20×1 023 x 1 540 x 8，由 于數據量太大，導致仿真速度太慢，從而無法仿真。 假設每個導航數據包含30位，而每個導航數據 只包含2個C／A碼組，每個C／A碼僅包含5個載波， 當每個載波按8個采樣點計算時，每個導航數據的仿 真數據為30×2 x 1 023×5×8=2．455 2 MB。 1．1數據碼信號 數據碼是數值為的數據流。本文在編程實現數據 碼時，以每個導航數據為基本發送單位，用Randn函 數產生長度為30 bit的數據源碼d，如圖2所示。 1．O O-8 O．6 0．4 一疆 一O．4 -0．6 -0餾 一1．O O 5 l0 l5 20 25 3O 擴 導航數 圖2每個導航數據的源數據 dia1]ziR叫i。0rg—— 馬茹，等-GPS信號和其干擾的MaⅡab仿真 數據信號信息碼速率R =30，數據信號的功率譜 如圖3所示。可以看出，頻譜寬度約等于2R 60，基 本符合發送數據源碼d( )的功率譜圖的理論值。 圖3數據信號的功率譜圖 1．2 C／A碼 (1)C／A碼的產生。 C／A碼是由m序列優選對組合形成的Gold碼， 由兩個10級反饋移位寄存器組合產生。圖4為C／A 碼產生原理圖，其中的歷元就是時刻，即接受衛星信 號的時刻。 G．發生器 圖4 C／A碼產生原理圖 在1．023 MHz鐘脈沖的驅動下，兩個移位寄存器 分別產生碼長為J7、r=2m一1=1 023，周期為Nt = 1 Ills的m序列G 和G 。它們的多項式分別為 』G-=l+ + 加 f，)、 l G，=1+ 。+ + 6+ + + 、- 必須指出，這時第二個移位寄存器的輸出，不是 在該移位寄存器的最后一個存儲單元，而是選擇該移 位寄存器中某兩個存儲單元的輸出進行模二相加后再 輸出，由此可以得到一個與G (t)平移等價的m序列 G2 ；再將其與G (￡)進行模二相加，便可產生結構不 同的C／A碼，亦稱Gold碼。由于G (t)的碼元共有 1 023位，故G：( )可能有1 023種平移等價序列，這 些不同結構的偽隨機碼，稱為一族或一組C／A碼。 用pn=Golda(10)調用Golda函數，產生階數為 l0的Gold序列pn，序列值一1，1分別對應了“0”碼 元和“1”碼元。取前100個碼片，如圖5所示。 馨 0 1O 2O 3O 40 5O 6O 70 80 90 100 pn 圖5 C／A碼pn (2)C／A碼的性質驗證。 1)相關函數特性驗證。 本程序生成的Gold序列的自相關圖如圖6所示。 l 200 1 000 800 600 瞽40o 200 O 一2OO l · L 圖6 C／A碼的自相關特性 圖6驗證了關于Gold碼的自相關特性的結論。 C／A碼中的Gold碼的n：10，取偶數，除了．r=0時 有尖銳的自相關峰值，其他時刻，相關函數值為 n+2 n‘2 —1—2丁=一65，一1和一1+2丁=63。只在圖上標 了3個點的坐標，可以很明顯地看出生成的C／A碼 符合自相關特性。 2)平衡Gold碼特性驗證。 平衡的Gold序列中的一個周期內“l”碼元數比“0” 碼元數僅多一個，即要求這里，序列中值為“1”的碼應 該要比值為“一1”的碼多一個，才符合平衡碼的要求。 對C／A碼求和，得出sum(pn)=1，可以驗證生成的 C／A碼符合平衡特性。具體操作如圖7所示。 18———————一WWW．dianzike_ji．ory 圖7 C／A碼的平衡特性 ●O O o O 加 馬茹，等：GPS信號和其干擾的Matlab仿真 1．3 GPS信號的頻譜分析 導航數據用daohang—d=kron(d，ones(1，2 1 023))產生每字對應2組C／A碼，用p

總結

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