卫星导航仿真系统的研究与实现

ⅢⅢ川¨卅‘?ｔ¨＋Ⅲ…＊＊?¨蝌．”“；一一悱＊一坤?，”ｍ诤．¨?ｔ第四届全国虚舣现实与可视化学未台议论文集固

星座中卫星的数目和各卫星的ＩＤ、类型、工作状态、轨道根数及对应的历元时间。

空间３Ｄ显示部分采用ＳＧＩ公司开发的通用图形库ＯｐｅｎＧＬ实现，ＯｐｅｎＧＬ不涉及具体的窗口函数，具有很好的平台移植性，各种操作的效率很高，显示流畅。

系统的实现结果如图２～５所示。

图２导航仿真服务器图３ＧＰＳ．ＣＯｎ星座文件的空间显示结果图５．１为导航仿真服务器，图５．２和５．３是分别接收导航仿真服务器生成的卫星星历，然后进行可视化显示的结果。其中图５．１是对ＧＰＳ卫星进行仿真的结果，图５．２是利用星座设计功能设计的一个新的星座，其中：红色轨道上的卫星为极轨卫星，绿色轨道上的卫星为中等圆形轨道，蓝色轨道上的卫星为地球同步轨道卫星。图５．４为用户定位仿真子系统的运行结果，图中５．４种采用的是地图视图。它是在地图上显示定位的结果；另外还可以显示统计视图，统计视图主要显示对定位的误差进行分析结果。在该部分，可以很方便地对是否考虑各种误差改正进行控制。除此之外，还可以对用于定位的卫星高度截止角进行设置，一般来说，卫星的高度截止交设为５。，对于ＧＰＳ系统来说，总可以接受到４～９颗卫星的信号。

图４ＳｃｎｄＮａｖＣＯｎ星座文件的空间显示结果圈５用户定位仿真予系统的运行结果

６结论

卫星导航系统的仿真是一件非常有意义的工作，它不仅可以为新的卫星导航系统的建立提供辅助设计，同时可以为在卫星导航系统建成以后的研究提供多方面的支持。但同时要看到，卫星导航系统的仿真是一个极其复杂的课题，主要是建模的工作量大、计算复杂，同时实现的工作量也很大，在后续的工作中必须进一步地研究和探讨。

参考文献

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刘俊，张思东张宏科ＧＰＳ系统建模与仿真技术研究．系统仿真学报，２００１ｔ１３（３）

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周忠谟，易杰军编ＧＰＳ卫星测量原理与应用测绘出版社

葛茂荣，过静君．葛胜杰ＧＬＯＮＡＳＳ卫星坐标的计算方法测绘通报ｔ９９９（２）

王海丽，陈磊，任萱．卫星星座全球连续覆盖的仿真分析与优化中国空间科学技术ｔ２００１，（Ｉ）

卫星导航仿真系统的研究与实现

作者：田尊华，赵龙

作者单位：国防科技大学计算机学院(湖南)

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本文链接：https://www.360docs.net/doc/0015858424.html,/Conference_5623320.aspx

全球卫星导航系统的发展现状

0.引言 GPS的投入运行对当今社会经济、军事产生了革命性影响，各个国家对它的依赖性不断加大。同时，为了避免受制于人，各国纷纷研制自己的全球卫星导航系统。紧随美国之后，俄罗斯建成了GLONASS 系统，但由于资金长期短缺以及其他种种原因，导致在轨工作卫星曾大量空缺，不能提供全天候、全球性的定位服务。而欧盟正在开发的伽利略(GALILEO)卫星导航系统是一个独立的，性能优于GPS，与现有全球卫星导航系统具有互用性的民用全球卫星导航系统。争奇斗艳的全球卫星导航定位系统将会给当今的信息社会带来深远的影响。 1.美国GPS的发展现状 1.1GPS导航定位原理GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的以卫星为基础的无线电导航定位系统。它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。GPS 空间星座部分由24颗GPS卫星（含3颗备用卫星）组成，卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上，轨道平均高度约为20200km。每颗GPS卫星发射两个载波(1575.42MHz/L1和1227.60MHz/L2)信号，在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文，供用户接收机使用。地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监控站组成，其主要功能是采集数据、编算GPS导航电文及系统维护等。用户设备是实现GPS卫星导航定位的终端设备，由GPS接收机硬件和数据处理软件组成，它通过接收并处理GPS卫星信号，可得到用户的时间、位置、速度等参数[1][2]。 1.2GPS自身的缺陷现行的GPS系统存在如下的缺陷：BlockⅡ（BlockⅡA）GPS卫星信号的强度极其微弱（天顶运行的GPS卫星的信号强度仅有3.5E-16W），几乎淹没于背景噪音之下，并能被建筑物等阻挡物反射，产生多路径效应。调制于L1载波上的C/A码和P码都位于L1的中心频带，易于受到人为干扰。通常情况下，对P码的捕获和跟踪是通过先捕获C/A码和巧用Z计数的方法实现的。这样，如果人为地干扰C/A码的接收，也就等效于P码受到干扰。民间用户难以同时获得L1-P码伪距和L2-P码伪距，无法实现GPS双频观测的电离层效应距离偏差改正，限制了GPS单点定位精度的提高。 GPS的系统组成和信号结构都不能满足当前的需要。例如：在高纬度地区，严重影响导航和定位，在中、低纬度地区，每天总有两次盲区、每次盲区历时20～30分钟，盲区时，PDOP值远大于20，给导航和定位带来很大的误差。为确保导航定位的精度，GPS的卫星导航电文必须每天更新一次，地面监控系统担负着编算和注入导航电文的重要任务，一旦地面监控系统受到破坏，军用和民用用户都不能得到高精度的GPS导航定位服务。 1.3GPS现代化的举措[3] 针对上述情况，GPS执行委员会(IGEB)、GPS顾问委员会(GIAC)和导航学会(ION)召开多次国际会议，讨论GPS现代化的问题。根据GPS 执行委员会有关资料，GPS现代化的主要措施主要有：取消了GPS SA政策，给民用用户带来了明显的效益。发射BlockⅡR卫星更换BlockⅡ/ⅡA卫星。与BlockⅡ/ⅡA卫星相比，BlockⅡR卫星在功能上有如下扩充：在L2载波上增设C/A码（或L2C码）；在L1和L2载波上各增设一个军用伪噪声码（M码）；可根据指令增强L2载波上的P（Y）码、L1载波上的P（Y）码和C/A的功率。BlockⅡR-M卫星的功能更进一步加强：能作卫星之间的距离测量；能在轨自主更新和精化GPS卫星的广播星历和星钟A系数；能进行星间在轨数据通讯，在无地面监控系统干预的情况下，可进行自主导航。发射BlockⅡF卫星。BlockⅡF卫星除具有BlockⅡR卫星的全部功能外，还在保护波段增加第三民用信号L5（1176.45MHz），并增加了卫星间的数据通道。到2008年6月，GPS在轨卫星共有31颗，其中BlockⅡA卫星13颗，BlockⅡR卫星12颗，BlockⅡR-M卫星6颗。发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求，讨论制定GPSⅢ型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险。计划在2009年发射GPSⅢ的第一颗实验卫星，2030年完成整个星座的更新。地面监控系统现代化的措施主要有：给监测站装备数字式GPS 信号接收机和计算机；用分布式结构计算设备替换现有的主计算机；采用精度改善技术建立卫星控制集成网络，完善BlockⅡR卫星的全运行能力；在美国本土（卡纳维拉尔角）增建一个监控站（使监控站增至6个）；在范登堡空军基地建立一个备用主控站；增强BlockⅡR卫星的指令和控制能力。 2.俄罗斯GLONASS的发展现状 2.1GLONASS简介为了应对美国的全球卫星定位系统GPS，前苏联从上世纪80年代初开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System)，于1995年12月将其发展成为由24颗GLONASS卫星组成的工作星座。该系统也由空间卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。空间卫星星座为21颗卫星分布在夹角为120°的3个倾角为64.8°轨道面上，另外3颗卫星备用。GLONASS通过两个频率发射导航信号，但它的每颗卫星的频率都不相同。 GLONASS可供国防、民间使用，不带任何限制，也不计划对用户收费，并声明不引入选择可用性（SA）。但由于俄罗斯经济困难，卫星的补充和维护得不到保证，GLONASS在轨卫星曾大量空缺（2000年情况最严重时只剩下6颗卫星），破坏了其星座完整程度，致使该系统的可用性大大下降。 2.2GLONASS的恢复和现代化 GLONASS的危机引起了俄方的重视，俄罗斯认识到“出于国家安全战略的考虑，俄罗斯应该使用本国的GLONASS系统，而非美国的GPS或者是欧洲的GALILEO导航系统”。随着经济复苏，俄政府在本世纪初制定了“拯救GLONASS”的补星计划，并决定启动逐步改善和提高GLONASS性能的现代化改造。补星和现代化计划共分三个阶段：第一阶段为补充新的卫星以满足GLONASS系统正常运行的最低要求。第二阶段为GLONASS－M计划，即研制新的GLONASS－M卫星。新的GLONASS－M卫星搭载了铯钟，增强了信号的稳定性；改善了信号结构，增加了附加信息；安装了滤波器，消除了1601.6MHz~1613.8MHz以及1660.0MHz~ 1670.0MHz频段的信号干扰；与此同时，其寿命也由原来的3年延长至7~8年；该阶段计划达到18颗在轨运行卫星(包括GLONASS卫星全球卫星导航系统的发展现状项鑫1刘红旗2李军杰3 （1.中国地质大学<武汉>地空学院湖北武汉430074；2.平顶山煤业集团土建公司河南平顶山467000； 3.河南城建学院河南平顶山467000）【摘要】GPS现代化计划提出了更新星座和地面系统、增加第三民用信号L5、增加卫星间的数据通道、发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星等措施，GLONASS正在逐步实施补星和现代化计划，GALILEO可望提供六项更优的服务。分析了全球导航定位系统的发展与应用状况，讨论了导航定位信息的融合情况与应用前景。【关键词】GPS；GLONASS；Galileo；CNSS；信息融合 66

全球四大导航系统

全球四大卫星定位系统目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的"伽利略"系统、和中国的北斗卫星导航系统。一、美国GPS长期垄断美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。GPS原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS"收获颇丰"。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号--也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个"大概"。在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。 2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号："斩首行动"；4月，一架B-1B"枪骑兵"轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。二、俄罗斯GLONASS（格洛纳斯）系统 "格洛纳斯GLONASS"是俄语中"全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE"的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。1995年俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。它也由24颗卫星组成，原理和方案都与GPS类似，不过，其24颗卫星分布在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。每颗卫星都在19100千米高、64.8°倾角的轨道上运行，轨道周期为11小时15分钟。地面控制部分全部都在俄罗斯领土境内。俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达1米，速度误差仅为15厘米/秒。如果必要，该

ADPSS-LAB实时仿真系统介绍9页

ADPSS-LAB 电力电子、电力系统实时仿真方案中国电力科学研究院 2012年10月目录 1 系统综述................................................ - 0 - 2 系统组成................................................ - 0 - 3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题.................... - 1 - 4 解决方法................................................ - 2 - 5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能........................... - 6 -

电力电子系统实时仿真方案 1 系统综述实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。 ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势： 1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。 2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。 3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。 2 系统组成软件部分： ?实时操作系统：QNX ?建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem

基于MATLAB的GPS信号的仿真

摘要扩频通信是近几年来迅速发展起来的一种通信技术。在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰性能，因此这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。扩频技术在军事应用上的最成功范例可以以美国和俄国的全球定位系统（GPS和GLONASS）为代表；在民用上GPS和GLONASS也都得到了广泛的应用，这些系统的基础就是扩频技术。全球定位系统（GPS）用于对全球的民用及军用飞机、舰船、人员、车辆等提供实时导航定位服务。GPS系统采用典型的CDMA体制，这种扩频调制信号具有低截获概率特性。该系统主要利用直接序列扩频调制技术，采用的伪码有C/A码和P(Y)码两种。本文讲述的是直接序列扩频通信技术在全球定位系统（GPS）中的应用。主要介绍扩频通信中的伪码仿真，简要论述M序列和伪随机噪声码（P码和C/A码）及其产生，并使用MATLAB7.0仿真M序列、P码和C/A码的编码过程和仿真结果，介绍直扩频技术伪码的相关知识，重点介绍P码。关键字：全球定位系统；直接扩频通信；伪码仿真

Abstract Spread spectrum communication is a communications technology developed rapidly in recent years. In early studies the main purpose of this technology is to improve the military communications confidential and anti-jamming performance, therefore the development and application of this technology is always in secret state. Spread spectrum technology in the most successful military application examples are the United States and Russia could the global positioning system (GPS and GLONASS) for representative; In civil GPS and GLONASS also have been widely used，which foundation of system is the spread spectrum technology. Global positioning system (GPS) is used to provide real-time navigation and positioning services for global civil and military aircraft, ships, personnel, vehicles and so on. GPS system adopts the typical CDMA system, which kind of spread spectrummodulation signals have low intercept probability characteristic. This system mainly used the direct sequence spread spectrum modulation technology, using the PRN code including C/A code, P codes and Y codes. This article tells the direct sequence spread spectrum communication technology applied in global positioning system (GPS) .The article mainly introduces the pn code spread spectrum communication simulation, briefly discussing M sequence and pseudo random noise code (P yards and C/A yards) and its produce and use MATLAB7.0 simulate M series, P yards and C/A yards of encoding process and the simulation results, introducing pn code straight spread-spectrum technology knowledge, especially P yards. Key: GPS; DS-SS;Pn code simulation

系统仿真

系统仿真 1系统仿真概述 1.1定义及实质所谓系统仿真（system simulation），就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。系统仿真的实质是 ①它是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。 ②仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。 ③仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 1.2系统仿真的分类根据仿真所采用的模型划分，可将仿真分为数学仿真和物理仿真两大类。物理仿真亦称为实物仿真，它是在系统生产出样机后，将系统实物全部或部分的引入回路，由于物理仿真能将系统的实际参数、数学仿真中难以考虑到的非线性因素和干扰因素引入仿真回路，因此物理仿真更接近系统的实际情况，通过仿真可以检验实物系统工作的可靠性，可以准确地调整系统元部件的参数。数学仿真就是将数学模型编排成模拟计算机的排题图或数值计算机的程序。这一过程是将原始数学模型转换成仿真模型，通过对计算机模型的运行达到对原始系统研究的目的，数学仿真在系统设计阶段和分析阶段是十分重要的，通过数学仿真可以检验理论设计的正确性。 1.3系统仿真的作用 ①仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。 ②对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。 ③通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。 ④通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。 1.4适合于系统仿真的问题 ①难以用数学公式表示的系统，或者没有建立和求解数学模型的有效方法。 ②虽然可以用解析的方法解决问题，但数学的分析与计算过于复杂，这时计算机仿真可能提供简单可行的求解方法。 ③希望能在较短的时间内观察到系统发展的全过程，以估计某些参数对系统行为的影响。 ④难以在实际环境中进行实验和观察时，计算机仿真是唯一可行的方法，例如太空飞行的研究。 ⑤需要对系统或过程进行长期运行比较，从大量方案中寻找最优方案。

电力系统仿真软件介绍

电力系统仿真软件电力系统仿真软件简介一、PSAPAC 简介: 由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。功能：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。 LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。 IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。 TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。 DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。 LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。 VSTAB（Voltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。 ETMSP（Extended Transient midterm Stability Program）：EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。 SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。MASS程序采用了QR变换法计算矩阵的所有特征值，由于系统的所有模式都计算，它对控制的设计和协调是理想的工具；PEALS使用了两种技术：AESOPS算法和改进Arnoldi 方法，这两种算法高效、可靠，而且在满足大型复杂电力系统的小信号稳定性分析的要求上互为补充。二、EMTP/ATP 简介: EMTP是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP 的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。 ATP（The alternative Transients Program）是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本, 它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP程序正式诞生于1984年，由Drs.

北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统概述 00钟恩彬引言自从 1960 年美国发射第一颗导航卫星并于1964年组成美国海军导航卫星系统(NNSS)以来，导航卫星经过了从多普勒定位技术到伪码扩频测距定位，从间断、部分覆盖导航到全天候、全天时、全覆盖导航，从单纯广播式导航到通信导航融合技术的发展，其中运行了近二十年的美国 GPS 系统是卫星导航技术发展的结晶。随着卫星导航系统应用价值的不断扩展， GPS 也暴露了一些不足，比如，GPS 能够解决单一用户的精确定位导航问题，但由于它是广播式的导航，用户不能与导航卫星建立通信，定位信息不能传输给用户中心，这一缺点使得它若在战场上运用时虽然能给导弹导航，但不能向指挥中心回传打击效果。我国充分吸收 GPS 的经验，于上世纪 80 年代开始研究设计自己的卫星导航系统—北斗卫星导航系统。截至目前，我国已经发射了 16 颗组网卫星，基本实现了亚太区域覆盖，我们很快就将用上国产的北斗终端设备了。在此背景下，本文将主要从北斗卫星导航系统的基本原理、与其它系统的比较两个方面简要介绍北斗卫星导航系统。一、北斗卫星导航系统的基本原理卫星定位说白了就是测出几颗卫星到定位点的距离，然后在建立的三维空间坐标系中以这些距离为半径画几个球，球的交点即为定位点的坐标，至于导航就是选定一个参考点，测算出它的坐标，引导用户到该参考坐标点就是导航。关键的问题是如何测量出实时的距离，这就需要利用电磁波在卫星与用户之间的来回传播来测算。不过实际的系统远不止这么简单，例如必须保证发射和接受同步，这就好比要使卫星和用户接收机同时开始播放同一首歌，这时站在接收机旁的人会停到两个版本的歌声，滞后的就是来自卫星的歌声，这个时延乘上光速 c 即为卫星到定位点的距离，当然，这个时延的测量也必须用精准的时钟。为了保证这些，电磁波上必须加载复杂的导航电文。导航电文不是由卫星单独产生的，而要有地面主控站来控制完成，所以为了不受制于人，我国决定开发自己的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，空间端包括 35 颗组网卫星，其中 5 颗为静止轨道 (GEO)卫星，地面端主要有主控站、注入站

GPS系统仿真

GPS系统仿真实验报告姓名：陈珂学号：3150404002 指导教师：高瑜翔

一、实验目的：分析扩频码的构成原理，基于MATLAB 产生GPS 信号，并进行调制传输，接收解调，最终建立完整的GPS 系统并对接收的结果进行分析。二、实验原理：扩频通信：扩频通信的基本理论依据是信息论中的香农公式 )1(log 2N S W C + = 其中,C 是信道容量(bit/s),砰是信道带宽,S 是信号的平均功率,N 是噪声功率,香农公式表明了在给定信噪比的情况下,只要采用某种编码系统就能以任意小的差错概率,以接近于C 的传输速率来传送信息。扩频序列采用的是伪随机序列,伪随机序列具有尖锐的自相关性,近似为零的互相关性这一特点。基于这一特性,可以通过检测本地伪随机序列与原伪随机序列的互相关峰值的大小来捕获伪随机序列。伪随机序列包括m 序列、Gold 序列、M 序列和组合序列等。GPS 信号中所使用的是一种组合Gold 序列(C/A 码/P 码)。三、实验内容： 1、GPS 信号产生：GPS 卫星同时发射 L1、L2 两路扩频信号，载频分别为 1575.42Mz 、1227.6MHz ，L1 信号将导航电文分别用 C/A 码和 P 码进行扩频。GPS 卫星的导航电文(D 码),是一组二进制的数码序列,它与编码脉冲相对应,以数字通讯方式传递给用户。当数码取“0”时,对应的编码脉冲状态取“+1”而码值取“1”,对应的编码脉冲取“-1”,即反像编码。L2波段上只传送P 码,P 码是加密码,普通用户无法接受和使用。C/A 码与P 码采用的也是反像编码方式，因此,当C/A 码或P 码与D 码进行模二和(异或运算)时,表现出来的是码元异或,而波形相乘。 2、C/A 码结构：C/A 码是一种Gold 组合码,由两个10级反馈移位寄存器组合产生,可以表示为)()()(021τi N t G t G t G +⊕=其中0τ为码元对应的时间：1/1023ms ，i N 为相位偏置的码元数。C/A 码的产生如下图所示： 10311)(t t t G ++= 109863221)(t t t t t t t G ++++++=

基于MATLAB的DSB系统的研究与仿真.

课程设计班级：姓名：学号：指导教师：成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系

课程设计评分标准

基于MATLAB的DSB系统的研究与仿真摘要本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行DSB系统的仿真。也就是用于实现DSB信号的调制解调过程。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程，即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。双边带DSB信号的解调采用相干解调法，这种方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。关键字：Simulink；DSB；调制；相干解调

目录 1 背景知识 (5) 2 仿真系统模型的设计 (5) 3 仿真的目的 (7) 4 使用MATLAB编程完成系统的仿真 (8) 4.1 DSB调制过程仿真代码 (8) 4.2 高斯白噪声信道分析 (9) 4.3 DSB调制解调系统的抗噪声性能 (12) 5 用simulink实现如上的系统 (17) 5.1 调制模块仿真结果 (17) 5.2 高斯白噪声信道仿真结果 (18) 5.3 解调模块仿真结果 (20) 5.4 总体模型仿真结果 (20) 6 心得体会 (22) 7 参考文献 (22)

1 背景知识通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为必不可少的一部分，电子设计自动化EDA技术已成为电子设计的潮流。随着信息技术的不断发展，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbench、Protel、Systemview、Matlab等。近几年，在学术界和工业领域，Simulink已经成为在动态系统建模和仿真方面应用最广泛的软件包之一。它的魅力在于强大的功能和使用方法。确切的说，它是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包。它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统等，而且系统可以是多进程的。 Simulink是MATLAB为模拟动态系统而提供的一个面向用户的交互式程序，它采用鼠标驱动方式，允许用户在屏幕上绘制框图，模拟系统并能动态的控制该系统。 Simulik提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析。 2 仿真系统模型的设计在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波抑制，只需在将直流0A去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）。DSB调制器模型如图1所示。

全球四大卫星定位系统

全球四大卫星定位系统一．GPS系统（美国）二．北斗系统（中国）三．GLONASS系统（俄罗斯）四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。（1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。（2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。（3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。主要功能：导航测量授时

标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户度0.2米/秒，授时精度10纳秒。系统构成北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，

(完整版)GPS卫星运动及定位matlab仿真毕业设计论文

GPS卫星运动及定位matlab仿真作者姓名：专业班级：指导老师：摘要全球定位系统是具有全球性、全能性、全天候优势的导航定位、定时和测速系统，现在在全球很多领域获得了应用。 GPS卫星的定位是一个比较复杂的系统，其包含参数众多，如时间系统、空间坐标系统等。此次设计是针对卫星运动定位的matlab仿真实现，因要求不高，所以对卫星运动做了理想化处理，摄动力对卫星的影响忽略不计（所以为无摄运动），采用开普勒定律及最小二乘法计算其轨道参数，对其运动规律进行简略分析，并使用matlab编程仿真实现了卫星的运功轨道平面、运动动态、可见卫星的分布及利用可见卫星计算出用户位置。通过此次设计，对于GPS卫星有了初步的认识，对于静态单点定位、伪距等相关概念有一定了解。关键字：GPS卫星无摄运动伪距matlab仿真

The movement and location of GPS satellite on MA TLAB Abstract：Global positioning system is a global, versatility, all-weather advantage of navigation and positioning, timing and speed system, now there in many fields. GPS satellite positioning is a complex system, which includes many parameters, such as time and space coordinates system.This design is based on the matlab simulation of satellite motion and location, because demand is not ( so call it non-disturbed motion ).Using the Kepler and least-square method for calculating the parameters of orbital motion, for the characteristics of motion to make a simple analysis, and use the matlab simulation to program achieve the orbital plane of satellite, the dynamic motion, the distribution of visible satellites and using visible satellites to calculate the users?. Key words：GPS satellite non-disturbed motion pseudorange matlab simulation

全球四大卫星导航系统对比

简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫

星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。中国北斗：互动开放北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。欧盟伽利略：精准伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定

实时仿真与HIL系统应用案例V4.0_130827

实时仿真与HIL系统应用案例 I.智能电网与新能源汽车

目录案例1.某柔性直流输电示范工程控制保护装置测试 (1) 案例2.MMC柔性直流输电控制保护装置算法开发及测试 (2) 案例3三端MMC-HVDC柔性直流装置入网检测 (4) 案例4.五端MMC柔性直流输电全数字仿真及装置测试 (5) 案例5.基于半桥结构的统一潮流控制器UPFC硬件在环测试 (6) 案例6.风电并网系统RCP研究及HIL测试 (7) 案例7.双馈风机并网系统控制器硬件在环HIL测试 (8) 案例8.基于RT-LAB的光伏阵列模拟器 (9) 案例9.微电网功率硬件在环仿真（PHIL） (10) 案例10.微电网实时仿真模型开发及研究 (11) 案例11.锂离子电池储能并网控制器PCS硬件在环测试HIL (12) 案例12.密集节点变电站实时仿真 (13) 案例13.基于IEC61850的继电保护测试 (15) 案例14.基于实时仿真的广域监测、保护及控制WAMPAC测试 (17) 案例15.基于功率硬件在环（PHIL）配电网电能质量分析 (19) 案例16.基于实时仿真的配电网继电保护测试 (20) 案例17.有源电力滤波APF控制器算法设计 (21) 案例18.电力系统机网协调仿真分析及半实物测试 (22) 案例19.高压大功率变频器半实物仿真 (23) 案例20.永磁同步电机PMSM控制系统设计 (24) 案例21.永磁同步电机PMSM控制器虚拟测试平台 (25)

案例22.新能源汽车开关磁阻电机MCU硬件在环测试 (26) 案例23.基于JMAG高精度有限元分析的实时仿真 (27) 案例24.新能源汽车PMSM电机控制器HIL测试 (28) 案例25.新能源汽车多ECU硬件在环测试 (29) 案例26.新能源汽车电池控制系统BMS自动测试平台 (30) 案例27.高速动车组牵引传动系统实时仿真 (32) 案例28.大功率逆变电源半实物仿真 (33) 案例29.船舶电力推进及综合电力系统 (34)

基于MATLAB的DSB系统的研究与仿真

课程设计班级：姓名：学号：指导教师：成绩：原理数字课程设计报告电子与信息工程学院信息与通信工程系

课程设计评分标准评分项目得分报告书写及格式具有题目、摘要、目录、正文、参考文献（5分）正文格式，图、表、参考文献引用等正确，排版美观（5分）基础原理报告中是否体现被仿真系统的原理以及原理框图（5分）仿真目的，仿真方法，仿真结果的意义表述清楚（5分） M文件仿真做出信源，调制信号，解调信号波形（10分）仿真参量丰富（如对频谱，信噪比，误码率等的分析），仿真波形直观。（10分） Simulink仿真是否实现设计功能，各个模块的设计参数是否清晰（10分）框图直观，有对不同参数条件下的仿真对比及结论（10分）仿真参量丰富（如对频谱，信噪比，误码率等的分析），仿真波形直观。（10分）答辩是否存在抄袭（10分）对所仿真系统原理的提问回答情况（10分）对仿真过程提问的回答情况（10分）总分

目录 1背景知识 (5) 2仿真系统模型的设计 (5) 3仿真的目的 (7) 4使用MATLAB编程完成系统的仿真 (8) 4.1DSB调制过程仿真代码 (8) 4.2高斯白噪声信道分析 (9) 4.3DSB调制解调系统的抗噪声性能 (12) 5用simulink实现如上的系统 (17) 5.1调制模块仿真结果 (17) 5.2高斯白噪声信道仿真结果 (18) 5.3解调模块仿真结果 (20) 5.4总体模型仿真结果 (20) 6心得体会 (22) 7参考文献 (22)

基于matlab的Lorenz系统仿真研究

基于Matlab的Lorenz系统仿真研究

摘要：本文利用matlab这一数学工具对Lorenz系统进行了研究。首先使用matlab 分析求解Lorenz方程，利用matlab的绘图功能，直观地观察了Lorenz 混沌吸引子的三维图形，并简单观察了Lorenz混沌系统对初值的敏感性；然后对Lorenz系统进行仿真，比较分析在不同参数下的Lorenz系统仿真结果；最后验证了通过添加反馈控制的方式，可以使Lorenz方程不稳定的平衡点成为稳定的平衡点。关键词：Lorenz系统；matlab；混沌系统 1.引言 Lorenz方程是由美国著名的气象学家Lorenz在1963年为研究气候变化，通过对对流实验的研究，建立的三个确定性一阶非线性微分方程。这三个方程是混沌领域的经典方程，Lorenz系统也是第一个表现奇怪吸引子的连续动力系统，具有着举足轻重的作用。Lorenz方程的表达式如下： { dx dt =σ(y?x) dy dt =(μ?z)x?y dz dt =?bz+xy 其中，σ、μ、b为正实常数。本文利用matlab这一数学工具，对Lorenz系统进行了研究，得到了仿真结果，加深了对Lorenz系统的认识。 2.matlab求解Lorenz方程并绘图首先建立m文件“Lorenz.m”来定义Lorenz方程，固定σ=10，μ=30，b=8/3，程序如下所示： function dx=Lorenz(t,x) dx=[-10*(x(1)-x(2));30*x(1)-x(2)-x(1)*x(3);x(1)*x(2)-2.6667*x(3)]; end 然后利用ode45命令来求解Lorenz方程并绘制图形，初值取x=y=z=0.1。程序如下所示： >> clf >> x0=[0.1,0.1,0.1]; >> [t,x]=ode45('Lorenz',[0,100],x0); >> subplot(2,2,1) >> plot(x(:,1),x(:,3)) >> title('(a)') >> subplot(2,2,2)