GNSS新型导航信号的高精度接收关键技术研究

摘要

随着人们对导航定位需求的不断增长，全球卫星导航系统（GNSS）的发展势头迅猛，传统的BPSK调制信号很难满足新型GNSS信号的应用需求，新型导航信号应运而生：二进制偏移载波调制(BOC)信号及其衍生信号在导航系统中的广泛应用，有效地缓解了导航频段拥挤的窘境。新一代的导航信号具有独特的频谱分裂特性，自相关主峰尖锐且宽度狭窄的优良特性，信号自相关多峰特性对无模糊捕获与跟踪技术提出了更高的要求与挑战。因此，去除信号接收中的模糊性是提高接收机精度的关键所在。本文对GNSS新型导航信号的调制特性进行分析，重点研究了信号的调制原理，信号生成，功率谱密度及其自相关特性。
　　对无模糊捕获技术进行了深入研究。在传统的模糊捕获算法的基础上选用并行码相位快速FFT捕获算法，结合四种典捕获算法，分别对四种新一代导航信号进行了应用分析，通过仿真验证了算法的有效性与正确性，并对捕获性能进行了分析。针对传统算法无法保持信号窄相关峰的优良特质且应用范围小的问题，本文提出了一种不限制BOC信号参数选择的新型无模糊捕获算法。通过仿真验证了算法的正确性与有效性，与传统算法相比，提高了主峰与副峰的分离程度，同时提高了主峰的检测概率。通过仿真验证了新算法对CBOC与TMBOC信号同样有效。
　　对新型导航信号的码跟踪多径抑制算法进行了深入研究。在实际应用中，多径信号使得接收机对信号的跟踪精度造成影响，降低伪距测量精度，更严重的会导致信号失锁。因此，本文在码跟踪环的基础上，对多径信号进行建模，应用BOC信号推导了码跟踪多径误差与误差参数之间的变化关系。通过分析接收机相关器结构及鉴相曲器特性，重点研究了四种传统的多径抑制算法。从鉴相曲线与多径误差包络两方面对算法性能进行了论述，并在此基础上，提出了新的无模糊的多径误差抑制相关结构的设计。将新的无模糊捕获结构运用在新型GNSS信号上，进行了Matlab仿真验证，结果表明新算法能有效抑制具有中长延迟的多径信号，对BOC(kn,n)信号皆有效。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

§1.1 选题背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 论文主要研究内容及结构安排

第二章 GNSS新型导航信号的调制原理及性能

§2.1 二进制偏移载波调制

§2.2 混合二进制偏移载波调制的原理

§2.3 本章小结

第三章 GNSS新型信号的无模糊捕获算法分析及改进

§3.1 GNSS信号模糊捕获原理及分析

§3.2 无模糊捕获方法及其性能分析

§3.3无模糊捕获算法的性能对比分析

§3.4 一种新型旁峰抑制算法原理及性能分析

§3.5本章小结

第四章 基于GNSS新型导航信号的码跟踪抗多径技术研究

§4.1接收机跟踪环路

§4.2多径信号引起的跟踪环路误差分析

§4.3 基于GNSS新型信号的码多径误差抑制算法分析

§4.4基于BOC（kn,n）信号的新型无模糊码跟踪多径抑制算法

§4.5 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 论文工作总结

§5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果