面向新型信号体制的GNSS接收机基带关键技术研究

The new satellite signal system is a hotspot of research in modernization of GNSS. The development of corresponding key technology will advance the performance of GNSS, extend the application field of navigation and positioning, reduce the cost of research and manufacture of terminal equipment, and bring huge social and economic benefit to people. The research goal of this project is that on the basis of BOCs (BOC(m,n), MBOC, AltBOC), we will deeply study the structure of correlation engine which fits BOCs, then study corresponding algorithm on fast acquisition and steady tracking, and search after real time GNSS technology fitting BOCs. Through the project, we will analyze the optimum performance of correlator group based on Extended DLL, design a novel correlation engine which can replace the old one fitting traditional signal system. As a result, the advantage of BOCs will be reserved, and the acquisition velocity can be increased greatly, while the stability of tracking could be strengthened. Meanwhile, the researchers would optimize the correlation characteristic of BOCs, modify acquisition/tracking engine, and found the self-adaptive tracking algorithm. The final purpose of us is acquire the key technology of GNSS receivers based on the novel signal of BOCs.

新型卫星导航信号体制是卫星导航系统现代化的一大研究热点，相关核心技术的突破将进一步提高卫星导航系统的性能，拓宽卫星导航定位的应用领域，降低终端设备的开发和制造成本，带来巨大的社会效益和经济效益。本课题的研究目标是面向新型的BOC类信号（BOC(m,n), MBOC, AltBOC），深入研究适合该信号特性的相关引擎架构，并以此为基础研究相应的快速捕获和稳定跟踪算法，探索适合BOC类信号的实时GNSS定位技术。课题对基于扩展DLL算法的相关器组进行最优化研究，设计新的相关引擎以代替基于传统导航信号体制的相关引擎，保证了新型信号体制的优势，大大加快了信号捕获速度，提高了跟踪过程的稳定性。课题通过优化新型信号相关特性、改进捕获/跟踪引擎、建立自适应跟踪方案，最终突破面向新型信号的卫星导航接收机关键技术。

随着卫星导航系统的发展，新型卫星导航信号成为了现代卫星导航系统发展的必然趋势，而接收机相关核心技术的突破可以为新型GNSS基带信号处理技术提供一定的理论依据。因此，研究面向新型信号体制的GNSS接收机基带信号处理技术具有重要的意义。本项目在国家自然基金的支持下目前已经顺利完成了研究内容，达到了项目目标的要求，本项目研究内容及重要成果主要可以分为以下三个方面：一是对新型卫星导航信号无模糊捕获问题进行了研究，重点研究了过采样、B&F、M&H、BPSK-Like、UAL、自相关旁瓣消除技术（ASPeCT）、filtered相关法、新型相关法、OQCC相关法、平均相关法等BOC类信号的捕获方法。在此基础上，为了解决接收机数据处理量和硬件规模越来越大的问题，课题组结合压缩感知理论提出了一种新的面向GNSS信号的高性能捕获算法，该方案能够在保证一定性能的前提下，能够减少数据处理量和硬件规模，降低终端设备的制造成本。同时对捕获过程中信号检测、多普勒补偿、快速重捕获等其他关键问题也进行了深入研究，提出了相应的新算法。二是对新型卫星导航信号高精度跟踪问题进行了研究，重点研究了多路并行相关、窄相关器法、ASPeCT法、跳峰法和2N个鉴别器法等信号跟踪方案，并提出了对应的改进措施。三是针对其他适用于新型信号体制的基带信号处理关键技术进行了研究，如新型导航信道编译码、卫星轨道内插、窄带干扰抑制、新型信号源模拟等。此外在项目研究期间，先后在国内外学术刊物上发表学术论文17篇，其中EI收录8篇，申请国家发明专利4项，培养了博士研究生5名，硕士研究生15名，其中15名已毕业。