● 摘要
随着卫星导航定位系统的日益完善以及性能的不断提升，卫星导航定位技术被越来越多地应用到各行各业中。在室内、城市、森林等应用环境下，导航信号由于受到遮挡而导致功率严重衰落，普通接收技术已不能保证对导航信号进行良好接收并完成定位，此时需要使用高灵敏度GNSS信号接收处理技术。
北斗导航卫星系统作为我国独立建设运行的全球卫星导航系统，具有广泛的应用前景，对我国国防建设、经济发展等重要的战略意义。目前，第二代北斗卫星导航系统正处于建设中，计划在2020年左右覆盖全球并全面投入使用。北斗二代信号在多个频点上采用了包括BPSK、BOC、MBOC体制信号在内的多种信号体制，为实现对北斗二代信号高灵敏跟踪带来了新的挑战。研究并实现针对北斗二代信号的高灵敏跟踪技术是本文的主要内容。
本文首先概述了北斗卫星导航系统发展历程以及卫星导航信号高灵敏接收技术国内外研究现状，介绍了本文的总体结构。然后，以B1I和TMBOC(6,1,1/11)信号为例介绍了北斗二代BPSK调制、 BOC调制及MBOC调制信号的相关特性，介绍了锁相环的基本原理，以及传统跟踪环路中载波环和码环的数学模型以及常用算法，为本文后续讨论针对北斗二代信号的高灵敏跟踪算法做准备。接着，本文在第三部分详细地阐述了一种基于FFT运算的载波高灵敏跟踪算法，给出了具体的多普勒虚警概率/发现概率、跟踪灵敏度等理论计算结果；在第四部分，针对TMBOC信号特点，本文研究了TM61算法和数据/导频联合跟踪算法，验证了两种算法在提高跟踪灵敏度方面的可行性。在最后一部分，本文介绍了自主设计实现的基于DSP及FPGA平台的硬件接收机，并通过多次不同实验确认了接收机的接收性能。
经仿真及实测验证，针对北斗二代B1I、B1C及GPS L1 C/A等多个信号，本文所采用的高灵敏跟踪算法可实现对功率低至-187dBW的信号保持稳定跟踪；本文所设计并实现的硬件导航接收机可接收B1I、B1C及GPS L1 C/A等信号，并实现稳定定位，达到预期设计目的。