基于重构子互相关的BOC无模糊度跟踪方法

针对BOC体制信号的自相关函数具有多峰性质导致BOC存在的模糊跟踪问题,提出了子互相关函数概念及基于重构子互相关函数的无模糊度跟踪方法.通过分析对比各子互相关函数,重构生成仅具有单一相关峰并保持BOC窄相关特性的相关函数.以BOC（1,1）和BOC（10,5）为例进行仿真与分析,模糊度有效性表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like能够更好地去除副峰且保持窄相关,鉴相曲线表明对于BOC（1,1）与BOC（10,5）,本文方法相对BPSK-like的线性区域斜率增益分别为5.2 dB与7.2 dB,抗多径性能表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like的多径误差最小,抗噪声性能表明对于BOC（1,1）与BOC（10,5）本文方法相比BPSK-like的码跟踪误差标准差分别减少了0.046 Tc与0.030 Tc.      

码相关参考波形技术在BOC信号接收中的多径抑制性能研究

码相关参考波形（CCRW）技术是一类通过改变码跟踪环路的本地参考信号波形来改善GNSS接收机多径抑制性能的技术的总称.本文对五种波形的CCRW技术在BOC信号接收中的应用及其码跟踪性能进行了分析仿真,其中三种技术为首次应用于BOC接收机中;文中提出了三种基于多径误差包络的多径抑制性能评估指标,并根据这些指标对五种波形的CCRW技术应用于BOC信号时的多径抑制性能进行了定量的比较,得出的结果为针对BOC信号接收机的多径抑制技术设计提供了指导方向.     

卫星导航信号设计中的抗多径性能分析

针对传统的多径误差分析方法难以对信号体制设计提供直接的理论指导,提出有限带宽条件下码跟踪多径误差的理论分析方法.在小误差假设条件下,基于线形等效模型推导了多径误差包络的理论表达式,并进行了仿真验证.仿真结果表明,当多径直达信号幅度比(MDR)为-10 dB时,该理论分析方法的偏差小于3%.在相关器间隔趋于0的极限条件下,给出了多径误差包络的理论下界表达式.结果表明:多径误差包络的理论下界取决于多径直达信号幅度比、导航信号自相关函数的一阶导数、导航信号的Gabor带宽以及波动函数;增大信号带宽和增加信号功率谱的高频分量可以减小码跟踪多径误差.     

针对BOC信号的低复杂度无模糊跟踪技术

针对正弦相位二进制偏移载波(BOC)信号的伪码同步问题,提出了一种低复杂度的无模糊跟踪方法.该方法通过设计特殊的本地参考辅助信号,将其与接收到的BOC信号相关,得到的互相关函数与BOC信号的自相关函数相结合,从而构建出一种新的非相干码鉴别器函数.该鉴别器函数只有一个锁定点,可以实现稳定的无模糊跟踪.区别于传统的超前减滞后无模糊方法,该方法只需要即时支路相关器的输出,可以减少至少3/4的相关器,显著降低接收设备的复杂度.理论分析和仿真结果表明:本方法的跟踪精度介于类二进制相移键控(BPSK-LIKE)方法和峰跳(BJ)方法之间,同时也表现出较好的跟踪稳健性.     

GNSS多径干扰抑制的相关器技术

相关器技术是利用相关器结构或相关函数的处理来抑制多径干扰或补偿多径误差的技术,广泛应用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机的干扰抑制,主要包括窄相关技术、Strobe相关器、Shaping相关器、MET技术、多径不变点技术以及MEDLL技术。探讨了它们抑制多径干扰的原理和实现方式,分析了剩余跟踪误差情况,总结了相关技术的应用和发展现状。     

卫星导航信号AltBOC调制方式分析

在二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制的副载波相位跳变的基础上,研究两路交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier,Alt BOC)信号的性能及特点,引出4路非恒包络Alt BOC调制,通过副载波重建使信号变为恒定包络,最终得到恒包络Alt BOC调制信号.分析恒包络Alt BOC调制信号功率谱密度和自相关函数,结果表明恒包络Alt BOC调制信号具有更好的码跟踪性能和抗多径性能.1     

伪码测距接收机中MET技术误差建模与分析

为了分析多径干扰对多径消除技术(MET)的影响,建立了MET的跟踪误差模型.MET的鉴相函数既可表示为窄相关技术鉴相函数的复合形式,又可表示为直接信号的鉴相函数与多径信号鉴相函数之和.同时多径信号的鉴相函数本质上是直接信号鉴相函数的平移和尺度变换,利用鉴相函数的这一特性对MET的跟踪误差进行分析和建模.通过仿真比较了MET、窄相关技术以及strobe相关器技术的多径误差抑制性能.结果表明MET可以完全消除中等长度时间延迟的多径信号造成的误差,并且可以通过调整相关间距来减小MET跟踪误差.     

基于RHT斜率抑制法和自适应载波信号跟踪的多径抑制算法研究

从传统的接收机环路多径抑制方法出发，通过纠正码环相关曲线畸变和自适应载波信号更新机制跟踪弱动态载波信号两个层次，并行减缓多径效应对接收机跟踪捕获带来的延迟影响。首先，针对码环内部函数畸变带来的自相关迭代误差问题，利用机器学习领域中的随机霍夫变换(RHT)斜率检测法辅助减小窄相关器的误差；其次，设计了一种自适应阈值载波跟踪信号状态模型，用于解决高遮挡低载噪比(CNR)条件下的信号跟踪受限问题。从不同的角度将该方法与现有方法做了对比和分析，结果表明：应用RHT斜率抑制法辅助自适应增强载波信号跟踪的定位模型性能相较于传统的高分辨率技术(HRC)和卡尔曼滤波(KF)载波跟踪方法均有明显的提升，其中本文提出的方法可以在1.8 s左右的信号延迟时及时恢复载波信号失锁。此外，从最终的定位结果可知，实验场景中多径(MP)效应较强的D区域，定位误差的均方根误差(RMSE)降低了6.3 m.     

二进制偏移载波最小均方误差预滤波无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统所使用的二进制偏移载波(BOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种最小均方误差预滤波(MMSES)无模糊跟踪方法。在分析预滤波代价函数的基础上,首先推导经过相关后的噪声功率项表达式,然后根据最小均方误差准则,以宽度较窄的三角形单峰无模糊相关函数为赋形目标,给出包含噪声项的滤波函数最优解,最后采用预滤波器结构设计出赋形相关器。仿真结果表明,MMSES无模糊跟踪方法能够适用于各种相位和阶数的BOC信号,得到主峰宽度为0.2×10-6 s的单峰相关函数,且在处理高阶调制信号时的跟踪误差在载噪比为25～45dB.Hz范围内,比BPSK-Like方法减少了50%以上,多径误差在延时为0～1.5×10-6 s范围内比BPSK-Like方法减少0.8m。     

卫星导航MSK扩频调制及跟踪技术研究

针对基于最小频移键控（MSK）扩频调制的卫星导航信号的跟踪问题,建立了通用的MSK调制的信号功率谱密度模型,分析了基于MSK调制的二进制偏移载波（MSK-BOC）信号的跟踪模糊现象,提出了一种基于本地码余弦脉冲成形的稳定的MSK-BOC（n,n）卫星导航信号无模糊跟踪方法,仿真并论证了使用该方法的MSK-BOC（n,n）信号的无模糊码跟踪误差和多径误差包络. 分析结果表明,该方法可以完全消除MSK-BOC（n,n）信号的跟踪模糊现象,简化跟踪环路的软硬件设计,并保证较好的跟踪精度.      

一种消除多径对Galileo系统跟踪影响的新方法

为了消除多径对Galileo系统的影响,提高定位精度,介绍了一种抑制多径影响的新方法--高分辨率跟踪技术,并将其应用在多径跟踪抑制方面.主要通过介绍Galileo系统的BOC(binary offset carrier)信号、多径对BOC信号相关特性的影响以及多径对Galileo跟踪性能的影响,给出用高分辨率技术来进行多径抑制的方法.仿真结果显示,高分辨率跟踪技术对多径有很好的抑制能力.     

一种消除多径对Galileo系统跟踪影响的新方法

为了消除多径对Galileo系统的影响,提高定位精度,介绍了一种抑制多径影响的新方法——高分辨率跟踪技术,并将其应用在多径跟踪抑制方面。主要通过介绍Galileo系统的BOC(binary offset carrier)信号、多径对BOC信号相关特性的影响以及多径对Galileo跟踪性能的影响,给出用高分辨率技术来进行多径抑制的方法。仿真结果显示,高分辨率跟踪技术对多径有很好的抑制能力。     

现代GNSS信号捕获性能评估理论与应用

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的应用越来越广泛,几乎涉及国民经济和社会发展的各个领域.作为导航系统设计的重要环节,GNSS信号性能评估工作受到了广泛关注.本文以单点检测为基础,建立GNSS信号统计检测的理论模型,提出了综合调制方式、搜索步长和捕获算法的捕获性能评估方法.针对BOC(Binary Offset Carrier),MBOC(Multiplexed Binary Offset Carrier)和AltBOC(Alternative BOC)等的匹配捕获、无模糊捕获算法的整体检测性能和主峰、边锋检测性能进行评估,给出定量分析结果.搜索步长固定时,BOC,MBOC和AltBOC调制信号的自相关函数多峰特性会导致捕获性能下降,而且副载波速率越高性能下降越明显.虽然BPSK-like和SCPC(Sub Carrier Phase Cancellation)等无模糊捕获算法会带来一定程度的信号功率损耗,但却能有效提高BOC信号的捕获性能.     

BOC卫星导航信号直接解调的方法及实现

为了分析未知信号结构的二进制偏移载波(BOC)调制卫星导航信号,提出并实现了一种对BOC导航信号进行直接解调的新方法。该方法首先采用二进制相移键控(BPSK)信号解调的算法实现扩频码的同步和载波的剥离,在此基础上剥离BOC调制的亚载波。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了该方法,并进行了解调实验。实验结果表明:该方法能够稳定地进行BOC信号的解调,在信噪比(Eb/N0)大于11 dB时,解调误码率优于1×10-5。     

CBOC调制导航信号跟踪算法研究及实现

复合二进制偏移载波（CBOC）信号的子载波是四电平的扩频符号,增大了接收机相关基带码的处理难度.针对此问题,本文分析了CBOC（6,1,1/11）信号的跟踪性能,并根据其子载波的特性,改进了TM61跟踪算法.该方法在跟踪的初始阶段利用BOC（1,1）进行同步,实现稳定跟踪后改用BOC（6,1）以提高跟踪精度.最后在自主研发的硬件平台上对该算法进行了验证.结果表明在保证跟踪精度的前提下,该方法有效的解决了由BOC（6,1）多峰现象引起的错锁问题,并且降低了对捕获精度的要求.     

MBOC信号捕获算法性能分析

现代化的GPS和Galileo系统在L1/E1频点增加使用MBOC调制的民用信号。MBOC调制相比BOC(1,1)增加了BOC(6,1)分量,增加高频分量可以提高信号的伪码测量精度和多径抑制性能,但同时也提高了信号捕获的复杂度。文中介绍了MBOC信号3种常用的捕获算法,并从硬件资源和检测性能两方面比较其性能,结果表明窄带匹配滤波捕获算法以损失部分能量为代价,极大降低了实现复杂度。     

基于PCF的BOC信号无模糊算法分析

针对BOC (Binary Offset Carrier) 信号的自相关函数存在多峰性,从而造成同步过程中模糊性的问题,提出了一种基于PCF (Pseudo Correlation Function) 算法的同步算法。该算法首先将本地伪码和本地副载波调制到本地产生的辅助信号,再将本地调制后的信号与处理后的接收信号进行相关处理,最后将相关结果进行一定形式的运算得到只有一个单峰的相关函数。并且对提出算法进行了性能分析和仿真比较,结果表明该算法能完全消除同步过程中BOC信号自相关函数的模糊性,并且可以通过改变参数的值来提高捕获精度和捕获性能。     

GALILEO/GPS中频接收的同步性能研究

本文针对GALILEO/GPS中频接收机同步跟踪性能问题进行研究。主要进行GPS扩频信号和GALILEO BOC(m,n)信号的自相关函数峰值的比较,GPS/GALILEO接收机码跟踪、载波跟踪的速率精度的比较,其中码跟踪采取了延迟锁相环(DLL),载波跟踪采用costas锁相环。从仿真的结果可以看出,扩频码自相关函数具有单峰值,而BOS(m,n)信号自相关函数具有多峰值的特点,GALILEO接收机具有锁相速度快、精度高的特点。