卫星导航系统中二进制偏移载波调制信号同步算法研究

摘要

卫星定位系统在军事和民用领域的使用已经日益广泛,因此卫星导航定位系统的建设都受到各国政府高度重视。目前,除了美国GPS卫星定位系统外,还有俄罗斯的GLONASS系统,以及欧盟正在建设的Galileo系统。中国建成了北斗一代,正在建设北斗二代系统。由于GPS系统和Galileo系统均使用二进制偏移载波调制(BOC)信号,因此对其同步技术的研究越来越受到国内外众多学者的重视。在此背景下,本文对BOC信号进行研究。研究内容主要包括BOC信号的特性,BOC信号同步技术的研究以及其软件接收的方案设计。首先,对于最早提出使用BOC信号的GPS M码(军用码)进行了介绍,主要介绍了M码的定义,频谱,调制方式等。然后对M码所使用的BOC信号性质进行了仿真分析,主要包括功率谱,自相关函数特性以及多径特性等。针对BOC信号的特性,对其同步技术进行研究。由于信号的自相关多峰值特性,研究了其与普通扩频码同步方式的区别。然后对现有的BOC同步技术进行归类研究,总结各种方案的优缺点。本文重点针对GPS M码所使用的BOC(10,5)这样的自相关函数多峰值信号,以单边带同步算法为基础,提出了基于FFT的单边带BOC同步方案,并对此方案进行了仿真验证和性能分析,并对该方案的优缺点进行了总结。最后,作为文章的补充部分,以前面提出的改进的BOC同步技术为基础,对于使用BPSK/BOC信号的GPS/Galileo软件导航接收机进行系统框架设计,提出软件系统架构及流程设计方案。