国家授时中心开展GPS III首星空间信号质量监测评估

1月22日，中国科学院国家授时中心信号质量评估团队对GPS III首颗卫星开展了功率谱测量，实现了可见弧段地面接收功率的连续监测(北京时间2019年1月22日17:33至21:27,天线仰角10°以上)。

该团队基于国家授时中心陕西洛南的GNSS空间信号质量评估系统，利用采集数据进行了L1频点导航信号的解析和性能分析。GPS III卫星的导航载荷实现了技术升级，载荷设计充分考虑了民用信号定位精度的提升要求，同时也实现了有关部门功率增强的必要需求。

监测评估发现，该GPS III卫星信号的地面接收功率存在功率高、稳定性好的特点，经分析发现L1C信号最大地面接收功率达到-154.32dBW，L1M信号最大地面接收功率达到-154.80dBW。该卫星L1频点信号未见数字失真现象，可见新的GPS载荷通过技术手段已经解决了数字失真的问题。此外，对GPS III卫星的L1信号进行解析，发现该颗GPS III卫星中L1C/A与L1M调制在同相支路，L1C信号（L1Cd、L1Cp）调制在正交支路，L1信号中未调制P(Y)码且正交支路存在较大的未知交调量。

图1、GPS III首颗卫星L1信号功率谱监测与地面接收功率

图1为GPS III首星的地面接收功率以及L1频点信号功率谱监测结果。

图2、L1频点同相支路功率谱及相关曲线

图3、L1频点正交支路功率谱及相关曲线

导航信号通常采用恒包络调制技术实现多路信号的最优播发，但该GPS III卫星未采用恒包络调制。如图4所示其星座点分布与右侧GPS II卫星不同，并未集中分布在单位圆上。

图4、GPS II与GPS III卫星L1频点信号星座图比较

GPS III卫星L1频点调制了C/A、M、L1Cd和L1Cp 4个分量的信号，其功率比关系和信号功率占比如表1所示。四路信号的功率占合路信号的62.61%， 正交支路存在占总功率37.39%的未知信号，且该信号与L1M信号存在微弱的相关性，猜测该信号可能由M信号和其它信号分量交调而成，如图5所示。

表1、信号分量功率关系统计

图5、L1M信号与L1正交支路信号互相关曲线

测距偏差是导航信号需要特别关注的一项性能评估参数，对该颗GPS III卫星L1频点信号进行分析发现，受信号间互干扰的影响，L1频点各信号分量的SCB曲线存在抖动。均值统计结果显示，L1Cp信号测距偏差最大，达到了1.6ns，其余信号分量测距偏差小于0.5ns。

图6、L1信号测距性能分析