多径干扰下新一代导航信号无模糊精密跟踪算法研究

二元偏置载波(Binary Offset Carrier，BOC)导航信号是GPS现代化、Galileo、中国二代导航等新一代卫星导航系统的核心技术。本课题结合卫星导航技术的国家战略需求，研究适用于不同伪码速率、副载波频率关系的BOC以及AltBOC、MBOC等信号体制的核心基带信号处理方法，总结BOC信号相关函数的规律性，通过多相关器架构下的分形理论研究与应用，形成统一硬件架构的自适应相关接收算法，解决BOC信号处理中的错误捕获和灵敏度损失问题；推广前期的Strobe多径处理方法，实现多经干扰下信号的无模糊捕获以及精确跟踪。开发软件GNSS综合验证平台，对BOC族信号的测距性能、抗多径性能等进行精确数字化仿真分析验证，为未来BOC信号卫星导航接收机设计提供核心算法支持和设计参考。本项目的成果，可以直接应用于我国二代导航，推动我国未来卫星导航事业的发展，研究具有重要科学意义和应用

本项目计划要点主要可以分为两个部分：一个是对多径等复杂环境下的BOC信号的跟踪和多径误差等进行研究；另一个要点是在GPS以及BD一期的BPSK调制信号的捕获跟踪研究基础上，研究BD全球信号体制——BOC调制方式的信号捕获、以及精密跟踪问题。研究了典型BOC(n,n)信号多径误差解析原理。采用经典的接收机跟踪环路，从码鉴相函数入手，详细推导了BOC(n,n)信号码多径误差的解析式，分析了码多径误差与相关器间隔和多径信号参数的关系；建立了BPSK和新型BOC调制信号多径误差模型，分析、仿真和比较了窄相关多径抑制方法对BPSK和BOC信号多径抑制性能；从理论上推导和证明了门信号相关法和窄相关的一致性，并得出使用门信号相关法的BOC跟踪码环鉴相函数存在模糊度的结论；完善了多径误差与多径参数关系的数学模型，对多径引起的定位误差及形成过程有了明确的认识，对后期开展对应的解决办法明确了方向。重点研究了BPSK_like、副载波相位对消法（SCPC）、自相关边峰对消技术（ASPeCT）、去边峰（SCM）方法等BOC族信号的捕获跟踪算法，提出了对应的改进措施； CBOC信号自相关函数具有多峰特性，使得信号的捕获过程存在模糊度，降低了接收机的性能。针对CBOC信号捕获存在的模糊度问题，研究了两种常用的去模糊度捕获方法，并提出了一种改进型的去模糊捕获算法；为了解决BD微弱信号的快速捕获问题，在GPS卫星信号捕获方法的基础上，提出了一种适用于BD2卫星信号捕获的方法；针对北斗二代B1频点伪码相对较长，传统匹配滤波捕获占用资源过大的问题，提出一种折叠匹配滤波器结合快速傅里叶变换并行捕获的方法，将传统的多普勒频移和码相位的二维搜索减少为码相位、多普勒频移并行的一维搜索，以此缩短捕获时间和减少资源的消耗。.项目基本完成了预期研究内容，发表论文十余篇，其中EI收录2篇；申请专利8项，获授权4项；获得2012年度广西技术发明二等奖1项。