基于大于1调制度扩频连续相位信号的全球导航卫星系统波形研究

To meet the dual needs of the strict waveform bandwidth limits and waveform positioning ranging accuracy required in the future Global Navigation Satellite System (GNSS), this project studies the continuous phase spread-spectrum waveforms of GNSS signals with the modulation index greater than one, while the traditional navigation waveforms can only meet either the requirement of bandwidth limits, or that of the improved ranging accuracy, not both...The detailed scope of the project studies includes the following aspects. The first one is to derive the time-frequency statistical properties of the new waveform signals, and to obtain the correlation properties as well as their spectral properties, from the nonlinear modulation waveform signals represented in linear subspace; the second one is to estimate parameters of new waveform receive signal using 2-Dimension joint estimation algorithm, and to study the parameter estimation bounds and the ranging performance; the third one is to analyze the performance of satellite navigation and positioning of new waveforms in various transmission conditions, and to establish the relationship between ranging accuracy of the navigation system and a variety of factors. The related key techniques will be tested and verified on physical circuits...The research results of the project can be applied to the waveform design of the future satellite navigation system, and can also be extended to the navigation waveforms of spacecrafts in deep-space and other related fields.

针对未来全球导航卫星系统波形带宽严格受限和波形定位测距精度提升的双重需求，本项目研究基于大于1调制度扩频连续相位信号的全球导航卫星系统波形，而传统的导航波形或者不能满足带宽严格受限的要求，或者不能满足测距精度提升的要求。.项目研究内容具体包括：一、推导新波形信号的时频统计特性，通过非线性调制波形信号在线性子空间上的表示方法来获取新波形的相关特性，同时求出信号的频谱特性；二、运用二维联合估计算法对新波形接收信号做参数估计，并研究估计算法的性能界和测距精度；三、在多种传播条件下对新波形的卫星导航定位性能进行分析，建立导航系统测距精度与多种因素的变化关系。相关关键技术将进行硬件电路试验和验证。.项目的研究成果可应用于未来导航卫星系统的波形设计，也可推广至深空导航航天器波形等领域。

针对未来全球导航卫星系统波形带宽严格受限和波形定位测距精度提升的双重需求，本项目研究基于大于1调制度扩频连续相位信号的全球导航卫星系统波形，而传统的导航波形或者不能满足带宽严格受限的要求，或者不能满足测距精度提升的要求。本项目的研究内容具体包括：新型卫星导航扩频连续相位波形的时频统计特性；新型卫星导航扩频连续相位波形的估计检测和测距性能；新型卫星导航扩频连续相位波形多种传播条件下性能分析和试验。研究重要结果包括：调制指数大于1的连续相位波形信号相位捕获和跟踪算法；卫星导航接收机相邻信道和同信道上的干扰消除方法；基于高阶累计量、循环统计特征和混合特征空间的恒包络调制信号识别理论。此外，为了提高全球卫星导航系统的频谱利用率，课题组提出了将物理层网络编码引入到调制度大于1的扩频连续相位调制卫星导航系统中，针对到达中继端的两节点信号载波相位不同步的问题，提出了在中继端存在未知载波相位偏差条件下调制度大于1的物理层网络编码-连续相位部分响应波形的非相干多符号检测方法；针对物理层网络编码中继节点的符号定时问题进行了研究，提出了一种波特率采样高性能低复杂度的符号时钟估计算法等一系列新结果，以上方法和方案具有重要的理论意义和应用价值。在论文和论著方面：已发表收录期刊论文16篇，其中SCI期刊14篇（IEEE期刊9篇，IET期刊2篇，其他SCI期刊3篇），EI收录期刊论文1篇，其它期刊1篇；申请国家发明专利9项（2项已授权），7项进入实质审查阶段。在人才培养方面：依托本项目正在培养博士研究生5名，其中在读5名；硕士研究生7名，其中已毕业5名，在读2名。