基于BOC调制的导航信号同步接收关键技术研究

【摘要】： 导航系统中BOC调制信号的使用,较好地解决了导航系统的频率拥挤问题。随着对导航定位实时性和精度等需求的迅速增加,可配置的双系统或多系统接收机的核心技术,即同步技术成为了研究热点。现有的PSK或特定形式的BOC调制导航信号的同步技术,很难适用于基于BOC调制的双系统或多系统导航接收机。鉴于此,本文就适用于多类BOC调制信号的高效同步算法及方法开展了研究。设计难点在于,不同阶数的BOC调制信号自有的多相关峰特性容易导致接收机错误同步,并且,难于通过增加采样点的方式提高同步精度。针对以上问题,本文的主要创新性工作及研究成果如下： (1)针对BOC调制信号的多相关峰值零点处采样容易导致接收机漏检的问题,本文根据BOC调制信号的BOC自相关和BOC/PRN互相关特性,提出了一种基于分形与重构思想的BOC调制信号同步算法(RZCC法)。分析与仿真验证表明：同等条件下,RZCC法比三路并行相关法的计算量更小,适用范围更广,即可用于高阶BOC调制信号的同步处理；比BPSK-like法的相关峰更窄,即可提供更好的码跟踪精度；提高了信号相关函数主峰高度,进而提高了主峰检测概率,增强了信号的抗干扰能力。通过合理选择超前滞后间隔,RZCC法去除了BOC调制信号的鉴相曲线多个过零点的影响,从而降低了错误跟踪的可能性。 (2)针对目前接收机同步接收中尚无同时适用于奇数和偶数阶BOC调制信号算法的问题,本文根据BOC调制信号的BOC自相关和BOC/QBOC互相关特性,提出了种基于正交BOC的BOC调制信号主峰检测算法(OQCC法)。分析与仿真验证表明：同等条件下,OQCC法比现有的无偏同步法和‘filtered’相关法等具有更强的主副峰分离能力；比RZCC法具有更广泛的适用性,即可用于奇数／偶数及高阶BOC调制信号的同步处理。算法复杂度低,易于硬件实现。由于相关副峰峰值的大幅度降低,大大减小了副峰检测概率,因此不需要检查跟踪是否在主峰上。总之,OQCC算法提高了接收机同步的效率、节省了硬件资源,可以为BOC调制信号的无模糊捕获算法的实际应用提供技术保障。 (3)针对过采样与多项式插值算法在BOC调制信号PN码相位测量上的复杂度高与精度低的问题,提出了基于采样策略和Cubic-Spline插值法来提高BOC调制信号PN码相位测量精度的方法,仿真结果表明：本文提出的低复杂度的方法是有效的。 (4)针对现有以及本文提出的BOC调制信号同步捕获、跟踪和提高PN码相位测量精度的算法和方法的特性,提出了“可配置请求解析、可配置架构、可配置实现”的BOC调制信号同步接收可配置三段论,为双系统或多系统导航接收机的可配置接收方案设计提供了技术支撑。