现今,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)已应用到各个领域,深入到人们的日常生活。其不仅逐渐深入到航空航天、应急通讯、导弹制导等军事领域,而且在汽车导航、旅游、野外考察、手机终端等民用方面也有着非常广泛的应用。随着在森林、城市峡谷、室内等复杂环境下的应用需求愈加增大,如何在复杂环境下提高GNSS接收机的用户体验成为导航领域的研究热点。由于卫星信号跟踪的稳定性和可靠性决定着接收机的实时定位,因此本文从实际工程应用出发,重点研究卫星导航信号跟踪的比特同步算法和载噪比估计算法,以提升复杂环境下接收机的性能。本文的主要工作如下:1.用MATLAB搭建了GNSS系统仿真平台,分析了GNSS系统的基础理论以及复杂环境的特点和其给卫星导航信号跟踪带来的挑战。对信号跟踪中的比特同步算法和载噪比估计算法的研究现状进行了分析,为本文后续的深入研究奠定了基础。2.针对传统比特同步算法在复杂环境下通常都采用较大的固定非相干累加次数,导致首次定位时间延长的问题,提出了一种自适应的比特同步新颖算法。该方法利用比特能量最大值来设置门限约束非相干累加次数,使得比特同步算法可以针对不同信号强度来自适应地调整非相干累加次数,并考虑到输入信号出错的情况,设置了非相干累加次数的上限。仿真分析表明,当预设的门限值为1.5?10~8时,与传统的固定非相干累加比特同步算法相比,所提出的自适应算法的正确同步概率性能只略微下降了5%,但平均估计时间缩短了85%,使得接收机的首次定位时间大幅度减少。3.针对现有载噪比估计算法实现复杂度较高、不适用于我国北斗系统的GEO卫星的问题。首先在宽窄带功率比值法的基础上,提出了一种改进的宽窄带载噪比估计方法。该方法利用接收机良好跟踪信号时信号能量主要分布在I支路这一特点,将传统的宽窄带功率比值法中的宽带进行简化变为仅取I支路信号,而窄带保持不变来进行载噪比估计。仿真分析表明,改进后的算法与传统算法的性能基本相当,估计偏差都维持在1dB以内,估计标准差都维持在0.3dB以内,但相比传统的宽窄带功率比值法而言,在算法复杂度方面加法和乘法次数都减少了1000次左右,约为传统算法的60%左右,使算法复杂度得到了有效降低;在改进算法的研究基础上,提出了一种低复杂度且适应性强的载噪比估计方法,该方法利用I支路二阶矩分布和I、Q四阶矩分布特性来推导出载噪比估计的具体表达式。仿真分析表明,该方法能够使载噪比估计值的估计偏差都维持在1dB以内,估计标准差都维持在0.3dB以内,达到在保证较高的估计精度前提下,拥有较为适中的实现复杂度。解决了宽窄带功率比值法不能直接应用于北斗系统和方差求和法实现复杂度太高的问题,可广泛应用于北斗等GNSS系统中。4.最后将本文中的算法移植到C平台进行仿真测试,并通过实际的接收机板卡进行整体测试,验证了本文提出算法的优良性能。