基于新一代导航信号无模糊捕获和跟踪方法研究

摘要

新一代的导航信号在信号结构上多采用导频数据同相/正交的混合结构，在调制方式上采用了BOC调制技术。与普遍采用BPSK调制技术的传统GPS信号相比，新一代的导航信号在捕获以及跟踪性能上有了较大的提升。随着GPS现代化的升级以及欧洲Galileo系统和中国北斗卫星导航系统的建设，新一代的导航信号有着很大的应用前景。采用 BOC调制技术的导航信号在捕获以及跟踪过程中存在着模糊性，这源于其自相关函数存在着多峰，这限制了这一调制技术的广泛应用。
　　本文首先从信号结构以及调制方式上分析比较了新一代导航信号以及传统导航信号的特性，然后详细地阐述了 BOC调制信号的生成原理，对其自相关特性以及频谱特性展开了分析。对于衍生BOC调制技术如MBOC以及AltBOC调制技术进行了详细地介绍，特别是对MBOC调制信号的实现方式之一的CBOC信号展开了分析。分析了卫星导航信号捕获跟踪原理与方法，列举了几种BOC调制信号无模糊捕获与跟踪的技术，从复杂度以及适用性对它们展开了详细地分析。针对新一代导航结构采用导频数据混合通道这一特点，本文概括了几种导频数据通道联合捕获的策略，在此基础上引入无模糊捕获算法，以Galileo E1 OS信号为例，提出了基于边带技术以及差分相关技术的无模糊捕获算法。仿真表明本文提出的两种捕获算法都达到了预期的目标。为能够在消除模糊性的前提下保持CBOC信号的跟踪精度，提出了基于组合相关函数法的无模糊跟踪方法，并设计了相应的跟踪环路。该方法通过将自相关函数拆分重组，形成新的相关函数。仿真结果表明新的跟踪方法不仅消除了模糊性在抗热噪声以及抗多径性能上与传统跟踪方法相比性能有所提升。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外发展研究现状

1.3 论文的研究内容及章节安排

第2章 新一代导航信号特性分析

2.1 新一代导航信号的结构特点

2.2 BOC调制技术

2.3 衍生BOC调制技术

2.4 本章小结

第3章BOC调制信号捕获、跟踪原理与方法

3.1 导航信号捕获

3.2 导航信号跟踪

3.3 几种无模糊捕获、跟踪方法

3.4 本章小结

第4章 无模糊数据/导频通道联合捕获算法研究

4.1 导频/数据通道联合捕获策略

4.2 基于边带处理技术的CBOC(6,1,1/11)信号无模糊捕获算法

4.3 基于差分相关技术的CBOC(6,1,1/11)信号无模糊捕获算法

4.4 两种算法捕获性能分析

4.5 本章小结

第5章 BOC调制信号无模糊跟踪方法研究

5.1 组合相关函数法设计

5.2 码跟踪环路设计

5.3 码跟踪性能分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢