基于BOC调制的导航信号捕获算法研究

作     者：韩浩 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐定杰

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：二进制偏移载波 无模糊 合成相关函数 重叠差分相干积分 

摘      要：二进制偏移载波调制信号是一种非常重要的调制信号,将要应用于未来的导航系统里面,目前GPS现代化信号和Galileo导航系统以及中国的北斗信号都决定采用BOC调制方式,该种调制方式具有比传统的BPSK调制方式更好的捕获性能以及抗干扰能力。BOC信号具有宽广的应用前景,所以关于该技术的研究引起了国内外学者的普遍重视。论文的主要研究内容概括如下:在本文中,首先对BOC信号特征做了论述。通过分析该信号功率谱密度知道了该信号具有分裂的频谱;通过对这种信号的相关函数进行分析可知该信号有窄相关峰,拥有较高的跟踪精度潜力;对BOC调制和BPSK调制作对比分析,体现出BOC调制体制在信号特征上的优越性。随后,本文重点分析研究了新型卫星信号的捕获原理与方法,在该部分,列举了经常使用的BOC调制信号捕获方法,通过对这些捕获方法进行分析,针对将要应用于我国北斗导航系统中B3波段的BOC(15,2.5)调制信号的特点,构思了两种能够实现消除该调制信号多峰性的处理方法。两种算法都是通过在接收机本地产生一个辅助函数,将该辅助函数与BOC(15,2.5)调制信号自相关函数作和,重组卫星信号检测变量,可以实现完全消除BOC(15,2.5)信号自相关函数边峰,防止边峰干扰接收机对信号主峰进行捕获,有效提高了该调制信号的检测概率。通过仿真结果表明,这两种方法都能够达到预期目标。为了能够实现对处于低信噪比条件下的二进制偏移载波调制信号进行捕获操作,这里围绕着对于BOC信号的捕获方法以及如何实现快速提升信噪比增益的算法进行理论研究。能够实现提升卫星信号信噪比增益的主要方法是累积算法,在本文中,通过对传统GPS卫星信号的信噪比累积算法进行研究,并综合分析各种不同累积算法所存在的优点和局限性,得出差分相干积分最适合弱信号捕获;在相干积分算法和差分相干积分算法所结合的基础上,将相干积分法部分进行改进处理,提出一种新的算法,即重叠差分循环相干累积法,由于BOC调制信号特点,把该方法和自相关边峰消除算法相结合,改造成一种专门适合于微弱BOC信号的捕获方法。仿真结果表明,对低信噪比的BOC调制信号来说,新提出的这个方法具有优越的检测性能。在文章的最终部分对论文的研究内容进行了概况总结,并指明了该文章后续的研究方向。