BOC调制信号无模糊跟踪技术研究

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二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制技术是为了解决卫星导航系统中出现的频带资源紧张问题而提出的一种新型卫星信号调制方式,其本质是在原有的BPSK调制基础上增加一个方波亚载波调制,使得卫星信号能量分裂在频带边缘,与原有的卫星信号共享频带资源,却又互不干扰。除此之外,BOC调制信号还具有高精度的伪码跟踪效果和优良的抑制多径干扰能力,因此被越来越多地应用在卫星导航系统中。相较于传统的调制方式,BOC调制技术在增加了诸多优点的同时,也带来了一些难于处理的问题,其中最主要的就是由于其自相关函数的多峰性而导致的模糊问题,而这也正是本文的研究重点。为了能够清楚地阐述这一问题,本文首先详细介绍了 BOC信号的调制方法及其基本特性,并对BOC信号的产生原理进行了仿真验证。随后详细介绍了卫星信号的捕获跟踪原理,在此基础上,明确了 BOC信号在捕获跟踪过程中引发模糊问题的具体原因。为了解决BOC信号在跟踪过程中产生的模糊问题,对两种经典的无模糊算法,即自相关边峰消除技术(the Autocorrelation Side-peak Cancellation Technique,ASPeCT)和PUDLL (the Pseudo-correlation-function based Unambiguous Delay Lock Loop, PUDLL)算法,进行了详细的理论推导和性能仿真验证,明确了这两种方法各自的优势以及存在的主要缺点。在此基础上,提出了合成相关函数(Composed Correlation Function,CCF)算法。CCF算法通过设计两个本地辅助信号分别与接收BOC信号进行互相关运算,再将两个相关结果进行特定的绝对值运算,得到无边峰的合成相关函数,最终消除BOC信号跟踪过程中的模糊问题。通过理论推导和性能仿真对比可以看出,CCF算法适用于任意阶数的sine-BOC信号,比ASPeCT算法和PUDLL算法具有更广的应用范围,此外,在伪码跟踪精度和抗多径干扰方面,较ASPeCT算法和PUDLL算法有了很大的提高。
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