“北斗二號”民用軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為衛(wèi)星導航系統(tǒng)的三大組成部分之一衛(wèi)星導航接收機的主要任務(wù)是對衛(wèi)星信號進行檢測、接收，完成觀測量提取及定位解算等功能。軟件無線電是無線電發(fā)展的終極目標，它具有硬件的開放性、軟件的可編程性和功能的兼容性等優(yōu)點。本文以“北斗二號”民用軟件接收機的原理、結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及關(guān)鍵技術(shù)為中心，對軟件接收機的總體結(jié)構(gòu)、信號采集、偽碼捕獲、偽碼/載波跟蹤、抗多徑等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，得出了軟件接收機實現(xiàn)的可行方案。論文的主要工作有：
　　 在

2、分析了BOC信號調(diào)制原理及其相關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上重點研究了MBOC(6，1，1/11)和AltBOC(15，10)信號的生成方式、功率譜密度及其相關(guān)函數(shù)特點，推導證明了AltBOC(15，10)信號的四路BPSK信號復用本質(zhì)，為“北斗二號”民用軟件接收機前端規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。
　　 基于軟件無線電思想設(shè)計了“北斗二號”雙頻民用接收機的總體結(jié)構(gòu)，對其關(guān)鍵模塊進行了分析規(guī)劃并選取了軟件接收機滿足直接射頻采樣要求的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；推導了帶通采樣

3、原理并對帶通采樣方式進行了分析；提出了“北斗二號”雙頻民用信號不重疊射頻帶通采樣最小采樣頻率的選取方法和步驟。
　　 針對軟件接收機進行長碼捕獲的特點，對傳統(tǒng)基于FFT的偽碼/載波并行捕獲方法進行了改進，提出了基于FFT多普勒補償?shù)碾p并行捕獲方法，能夠在對輸入信號進行一次FFT變換的情況下同時完成載波和多普勒頻移的二維搜索，大大加快了衛(wèi)星信號的捕獲速度；考慮到寬帶方式在接收機復雜度、功耗和多模接收等方面的弊端和局限，確定了Alt

4、BOC(15，10)信號的單邊帶接收方式，提出將Tong算法作為軟件接收機的捕獲判決策略。
　　 為了消除MBOC(6，1，1/11)信號由于相關(guān)函數(shù)存在多峰而造成的捕獲跟蹤模糊度問題，基于ASPeCT技術(shù)分別對其FFT捕獲電路和非相干DLL鑒相器進行了改進；推導了基于ASPeCT的DLL歸一化鑒相算法，分析了帶寬和超前滯后碼間隔對MBOC(6，1，1/11)信號和單邊帶AltBOC(15，10)信號非相干碼鑒相器輸出方差的影響

5、。
　　 建立了多徑干擾的數(shù)學模型，分別推出了BOC(1，1)信號和單邊帶AltBOC(15，10)信號的超前減滯后功率和點積碼鑒相器在相對直達信號幅度為0.5的單路多徑的誤差包絡(luò)，并對窄相關(guān)抗多徑技術(shù)的原理及其局限性進行了分析；采用MEDLL技術(shù)作為軟件接收機的抗多徑技術(shù)，提出了基于最小二乘法的MEDLL實現(xiàn)方法，該方法在具有低復雜度的同時可以很好地消除民用信號的多徑干擾。
　　 對二階Costas環(huán)和純PLL的動態(tài)性