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全球定位系统(Global Positioning System,GPS)投入使用以来,卫星导航服务获得了广泛应用,但其应用范围仍然受到使用环境的限制,在室内、城市峡谷等弱信号环境中难以确保服务性能,接收机灵敏度已成为制约卫星导航服务应用范围的瓶颈。针对弱信号环境下高灵敏度导航接收机的需求,本文研究了高灵敏度导航信号接收技术和适用于导航系统的高增益信道编码两个方面的内容。本文研究成果主要包括以下几个方面:(1)针对弱信号捕获中相干积分时间受到接收信号高阶动态限制的问题,本文提出了基于可变长相干积分的积分时间优化方法,推导了存在高阶动态条件下使每次相干积分检测损耗最小的相干积分时间,并在此基础上分析了非相干积累次数与捕获性能的关系。在相同的总积累时长和积累次数下,可变长相干积分优化方法的性能优于传统的积分时长优化方法,频率变化率越高,非相干积累次数越大,两者的性能差距越大。(2)针对弱信号捕获中相干积分时长受未知导航电文限制的问题,本文提出了基于电文符号组合格雷码排序的捕获方法,可将计算复杂度降为直接遍历电文符号组合方法的1/(N-1)(N为相干积分包含的导航电文比特数量)。对于GPS L1频点民用信号,相干积分长度不低于100ms时,本文方法捕获性能优于扩展长度块积累相干积分算法。为了进一步降低电文剥离计算量,本文提出了改进型扩展长度块积累相干积分算法,该方法具有与电文数目成正比的线性计算复杂度。对于相同时长的GPS L1频点民用信号,当本文算法每个分组的电文比特数目不低于5时,性能优于扩展长度块积累相干积分算法。(3)针对弱信号条件下载波跟踪环稳健性差的问题,提出了一种基于FFT鉴频器和电文估计的载波频率跟踪方法。本文方法通过估计导航电文符号和比特边沿延长了环路的积分时间,通过使用FFT鉴频器增大了环路的牵引范围,提高了环路在弱信号条件下跟踪载波的稳健性。仿真结果表明,在1Hz/s的频率变化率下,本文方法能够跟踪载噪比12d BHz的GPS L1频点民用信号。(4)针对弱信号环境下电文解调灵敏度低的问题,本文提出了一种适用于导航系统的结构化LDPC码。本文提出的码具有与码长成正比的线性编码复杂度,其译码器可以实现p(p为码的H1矩阵的列分块大小)倍的部分并行译码。仿真结果表明,在相同的码长和编码效率下,本文构造的码具有与GPS L1C信号中采用的LDPC码相当的性能。最后,对论文研究成果进行了总结,对下一步要开展的工作进行了展望。本文研究成果已应用于北斗导航系统信号体制设计与终端研制课题。