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Galileo系统是由欧盟发起、旨在建立一个由欧盟运行、管理并控制的全球导航卫星系统(GNSS)。与现在普遍使用的美国全球定位系统(GPS)相比,Galileo导航系统定位功能将更加先进、更加有效、更为可靠。2004年10月,中国和欧盟签署了参与Galileo计划的技术合作协议,投资2亿欧元,这标志着我国航天导航事业在与欧洲合作领域迈出一大步。在这种国际卫星导航系统发展背景下,研究Galileo接收机系统将具有十分重要的意义。
本文首先从Galileo系统的总体结构、定位原理和服务方式出发,着重介绍了Galileo系统中新的信号调制方式--BOC(二进制偏置载波,Binary Offset Carrier)调制。这种调制方式与传统的BPSK调制相比,具有更好的抗多径、抗干扰性能,能够充分利用现有频谱资源,减小与其它系统(例如GPS)的干扰。本论文主要针对Galileo系统中采用的BOC调制技术开展捕获和跟踪研究。
Galileo信号的捕获过程是多普勒频率和码延时联合搜索的过程。本文在传统串行捕获算法基础上,分析了基于FFT的两种快速捕获算法,对各算法的捕获时间作了比较。基于FFT的快速捕获算法的频率分辨率有限,本文从理论和实际应用上改进、完善了频率精确估计算法,该算法能够弥补捕获算法在频率估计上的缺陷。
本文接着对Galileo信号的载波跟踪和码延时跟踪分别作了研究和仿真。对于载波跟踪,本文研究了锁频环加锁相环的组合跟踪环结构,分别对相应鉴频器和鉴相器的各三种算法进行了分析比较。对于码延时跟踪,经典早迟门结构的跟踪环在跟踪BOC信号时由于存在误锁点,因而不适用于Galileo系统;在BOC(1,1)调制基础上,本文分别设计了基于两组早迟门、三组早迟门的码跟踪环,通过矩阵计算的方法得出码鉴别器各参数的数值。经过仿真比较,基于三组早迟门的码跟踪环能够很好地消除误锁点,同时码跟踪的稳定性和线性性均明显提高。