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北斗全球导航系统(BDS)将于2020年全面提供服务,举世瞩目,必将掀起相关研究和应用的高潮。BDS在B1频段采用具有自主知识产权B1C调制信号,该信号整体技术先进、信号分量结构复杂,相对于北斗B1I,具有伪码测距精度高、兼容互操作、良好的抗多径性能等优点,针对B1C信号可以提出多种不同优化接收方案。本文就是在B1C信号全面使用之初,针对一些特殊领域应用环境,例如精确制导武器、卫星机动飞行、临近空间飞行器等,开展高动态条件下B1C信号导频分量QMBOC信号接收处理关键技术研究,以满足弹载及空间平台不同用户需求,具有重要的研究意义和应用价值。高动态条件下QMBOC信号的接收必然在快速稳定的捕获、高动态载波跟踪、高可靠性和高精度伪码跟踪方面带来挑战。论文就是在信号特性、捕获方法、载波跟踪、码跟踪、GNSS L1信号互操作接收模型5个方面开展研究工作的。论文主要内容如下:1.详细分析了B1C信号的结构、组成、功率分配,推导并仿真了B1C信号及各分量之间相关函数、功率谱密度。仿真分析了利用QMBOC信号的BOC(1,1)分量对其进行非匹配接收以及QMBOC信号匹配接收两种方法,得到BOC(1,1)对QMBOC信号作非匹配同步接收时最优相关间隔为0.2码片,而此间隔下的非匹配接收码跟踪误差优于匹配接收码跟踪,但是非匹配接收产生0.2MHz的Gabor带宽损失和近1.6dB输出信噪比损失。非匹配方法具有本地伪码结构简单的特点,易于实现快速算法,可以用于高动态条件下QMBOC信号的捕获运算。2.对QMBOC信号的BPSK-Like结合PMF-FFT方法(匹配接收)和BOC(1,1)非匹配捕获方法进行了分析比对,仿真表明后者平均峰均比高于前者5dB以上,在捕获灵敏度性能方面较优。针对宽带接收用户,根据B1频点信号恒包络复用、多路信号时间同步特点,在高动态快速捕获的需求背景下,提出了利用B1I作PMF-FFT运算辅助B1C信号快速捕获算法,在高动态下能够较快实现B1C信号捕获。3.提出了一种高动态条件下基于卡尔曼滤波的FLL+PLL的载波跟踪方法(KFFPLL),该方法能够完成通用的JPL高动态验证模型的跟踪,KFFPLL相位估计误差的均值比FLL+PLL方法小0.0286rad,而误差均方差比FLL+PLL方法小0.48rad~2。基于自适应卡尔曼滤波的思路,提出一种利用FLL动态监测加加速度的扩展卡尔曼滤波高动态载波跟踪方法,解决了瞬时加加速度的高动态场景下载波易失锁问题。4.分析了QMBOC信号BOC(1,1)双环跟踪和ASPeCT方法,结果表明,ASPeCT方法留有跟踪模糊残余,双环跟踪副载波相关间隔满足0.3码片奇数倍可获得最大线性鉴相区间,BOC(6,1)跟踪精度优势不明显,利用BOC(1,1)对QMBOC信号非匹配跟踪具有更好的跟踪精度。综合比较分析,提出了采用载波环,码环和BOC(1,1)副载波环和BOC(6,1)副载波环的四环跟踪方法,仿真结果表明,在信噪比大于-28dB时,QMBOC信号跟踪误差趋于零(小于0.03码片)。5.B1C信号和GPS L1C,伽利略E1信号具有相同的频点和相近的信号形式,在接收B1C信号的基础上,为同时满足GNSS互操作需求,提出了一种模块化、可配置的通用MBOC信号接收模型,包括标准化跟踪模型、相关累加器模型、PMF-FFT模型、软件模块化配置模型等,该设计在实际工程项目中验证了可行性。经过大量的推导和仿真工作,论文在以下几个方面进行创新性研究:(1)根据B1恒包络复用、多路信号时间同步特点,提出了利用B1I作PMF-FFT运算辅助B1C信号快速捕获算法;(2)对QMBOC信号跟踪提出了载波环,码环和BOC(1,1)副载波环和BOC(6,1)副载波的四环跟踪方法;(3)提出一种利用FLL动态监测加加速度的扩展卡尔曼滤波高动态载波跟踪方法,解决了瞬时加加速度在高动态场景时存在的载波易失锁问题。