导航系统中相位噪声模型建立与分析-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 分类号 密级 UDC 注1  学 位 论 文 导航系统中相位噪声模型建立与分析 （题名和副题名） 董喜艳 （作者姓名） 指导教师姓名 李 雪 副 教 授 电子科技大学 成 都 （职务、职称、学位、单位名称及地址） 申请专业学位级别 硕士 专业名称 控制理论与控制工程 论文提交日期 2012.4 论文答辩日期 2012.5 学位授予单位和日期 电子科技大学 答辩委员会主席 评阅人 2012 年 月 日 注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。 万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人 声 明 所呈 交 的 学位 论 文 是本 人 在 导师 指 导 下进 行 的 研 究工作 及 取得的 研 究成果 。 据我所 知 ，除了 文 中特别 加 以标注 和致谢 的 地方外 ， 论文中 不 包含其 他 人已经 发 表或撰 写 过的研 究成果 ， 也不包 含 为获得 电 子科技 大 学或其 它 教育机 构 的学位 或证书 而 使用过 的 材料。 与 我一同 工 作的同 志 对本研 究 所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学 位 论 文作 者 完 全了 解 电 子科 技 大 学有 关 保 留、 使 用 学 位论文 的 规定， 有 权保留 并 向国家 有 关部门 或 机构送 交 论文的 复印件 和 磁盘， 允 许论文 被 查阅和 借 阅。本 人 授权电 子 科技大 学 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索，可 以 采用影 印 、缩印 或 扫描等 复 制手段 保 存、汇 编 学位论 文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 无论是卫星上作为时间和频率信号来源的原子钟，还是接收机跟踪环中的振 荡器都存在频率的漂移和频率的偏移。原子钟、振荡器等频率源的频率漂移和频 率偏移都会影响导航系统的测距和测速精度。尤其是在高精度的导航系统中，需 要考虑频率源的相位噪声对卫星测距测速的影响。 作为精密导航电子设备的频率源，其输出的信号不仅很容易受到内部各种电 子噪声的影响，而且也很容易受到外部环境变化的影响，从而使其输出的频率产 生起伏波动。而对相位噪声的定义一般指器件内部的热噪声、闪烁噪声等随机因 素引起的随机相位波动，它主要影响频率源的短期频率稳定度。所以开展对导航 系统中相位噪声的研究具有十分重要的意义。 本论文重点讨论了相位噪声的概念及其时域、频域的表征方法，并描述了表 征相位噪声的幂率谱模型。在此基础上重点研究了振荡器的相位噪声的生成方法， 并给出了相应的仿真结果，为频率源短期频率稳定度的研究提供了理论依据和实 现方法。 首先，本论文介绍了频率源输出噪声模型和噪声的性质，给出了其时域频域 表示形式。同时给出了相位噪声在时频域上的表征，以及时频域表征之间的联系、 转换公式和方法，也对阿伦方差的定义进行了推导和阐述。 然后，本论文在利用三种经典统计模型的方法产生一种幂率谱分量噪声的基 础上，扩展生成了其他四种幂率谱噪声，再使它们按照权重系数相加产生了相位 噪声。这三种方法分别是：基于小波模型法、基于自回归滑动平均法（ARMA）、 分数阶积分法（IIR）。对产生幂率谱分量噪声的三种方法进行了详细的描述和公式 推导，并给出了各个幂率谱分量噪声的时域噪声序列、频域功率谱估计以及阿伦 方差的 Matlab 仿真结果。并将各个幂率谱分量的频域仿真结果与理想的曲线进行 了对比。同时也对五种幂率谱分量按照加权系数相加得到的相位噪声进行了 Matlab 仿真。 最后，根据振荡器实际输出的相位噪声离散采样点值，验证了本文采用的三 种方法的正确性与可行性。在此基础上，本文分析和仿真了相位噪声对载波跟踪 精度的影响。此后对三种产生幂率谱分量噪声方法进行了对比和总结。 I 摘要 关键词：相位噪声，幂率谱噪声，小波模型，ARMA，载波跟踪 II ABSTRACT ABSTRACT 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 ABSTRACT Frequency drift and frequency offset exist not only in the atomic clock, which usually as the source of time and frequency signals, but also in the oscillator of receiver tracking loop. And they usually affect the precision of ranging a