基于高軌星載接收機(jī)的BDS-GPS弱信號(hào)捕獲技術(shù)研究.pdf

1、地球高軌道(High-Altitude Orbit)包括地球靜止軌道(Geostationary Orbit，GEO)和大橢圓軌道(Highly Eccentric Orbit，HEO)等，其軌道最大高度一般高于20000km。現(xiàn)代社會(huì)，高軌衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航、氣象、預(yù)警等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，高軌自主導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)迫切需要發(fā)展的航天新技術(shù)之一，在高軌航天器上使用導(dǎo)航接收機(jī)成為各類(lèi)工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。當(dāng)軌道高度高于導(dǎo)航星座時(shí)，接收

2、機(jī)將只能接收來(lái)自地球另一邊的導(dǎo)航信號(hào)。由于需要接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射天線的低增益旁瓣信號(hào)，再加上地球阻擋、信號(hào)自由空間損耗加大、發(fā)射天線增益降低等因素，導(dǎo)航衛(wèi)星對(duì)于用戶星的可見(jiàn)性和信號(hào)強(qiáng)度將會(huì)變差，接收機(jī)的接收功率將比普通星載接收機(jī)功率低10dB以上。高軌接收機(jī)若采用常規(guī)設(shè)計(jì)手段，將導(dǎo)致其可用衛(wèi)星數(shù)目低于四顆而影響定位。
　　為了確定高軌弱信號(hào)捕獲的技術(shù)指標(biāo)，本文對(duì)高軌接收BDS/GPS信號(hào)特性進(jìn)行了仿真，將本文捕獲算法的接收功率門(mén)限設(shè)

3、置為-175dBW。針對(duì)高軌接收導(dǎo)航信號(hào)功率微弱的問(wèn)題，開(kāi)展高軌BDS/GPS弱信號(hào)捕獲技術(shù)研究。在信號(hào)搜索方式方面，本文詳細(xì)比較分析了線性搜索、基于FFT的并行頻率搜索和基于FFT的并行碼相位搜索的差別；在增益累積方式上，本文對(duì)相干累積、非相干累積和差分相干累積進(jìn)行了比較分析；在消除數(shù)據(jù)碼相位跳變方面，本文介紹了半比特和全比特累積方法。本文通過(guò)比較分析已有的各種算法之間的差別和各自優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)弱信號(hào)捕獲方案的確定提供理論依據(jù)。在對(duì)BD

4、S信號(hào)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，BDS由于存在的二次編碼—NH碼，使得信號(hào)在積分時(shí)無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間相干累積，目前文獻(xiàn)中關(guān)于NH碼限制累積長(zhǎng)度的研究很少。本文在分析調(diào)制NH碼的20ms數(shù)據(jù)疊加碼自相關(guān)特性基礎(chǔ)上，結(jié)合消除導(dǎo)航電文翻轉(zhuǎn)的方法，對(duì)20ms數(shù)據(jù)采取改進(jìn)的差分相干累積算法來(lái)提高BDS的弱信號(hào)處理增益，并對(duì)GPS信號(hào)做相同的處理，完成BDS/GPS弱信號(hào)的捕獲。
　　在仿真本文算法的同時(shí)，本文還仿真了其他的算法，通過(guò)對(duì)比分析，驗(yàn)證了本文算法在