题目：GNSS 信号性能评估关键技术研究

作为导航系统设计的重要环节，GNSS信号性能评估工作受到了广泛关注。国外在现代GNSS信号性能评估方面开展了广泛而深入的研究工作，有效保证了GPS现代化和Galileo系统建设的顺利推进。国内在GNSS信号性能评估研究方面起步较晚，还处于追赶国外先进水平的阶段。新一代的北斗全球定位系统目前正处于研制阶段，其信号体制还未完全确定，迫切需要开展系统、全面的导航信号性能评估工作。本论文对GNSS信号捕获处理方法及性能、码和载波跟踪性能以及数据/导频信号互相关性评估等方面展开了深入细致的研究。具体的研究内容和主要贡献如下：（1）以单通道捕获性能分析理论为基础，推导了数据和导频多周期非相干累加捕获的虚警和检测概率理论表达式，弥补了传统分析中对非相干累加次数和（数据/导频）功率分配考虑不足的缺陷。分析表明：对于等功率分配且载噪比较高（大于30dB-Hz）的情况，数据和导频半相干组合能有效提高捕获性能；对于非等功率分配或载噪比较低的环境，数据和导频非相干组合的捕获概率较高。仿真和实测结果验证了理论分析的正确性。（2）针对电文和二次编码限制相干积分时间长度的问题，提出了基于符号估计的数据和导频多周期相干累加捕获处理算法，该方法充分利用二次编码周期性的特点，估计数据和导频单周期积分结果的相对符号关系，实现多周期相干累加。与传统的枚举法相比，该方法能有效减少符号组合的估计次数，提高捕获效率。本文详细给出了不同二次编码条件下，数据和导频多周期相干累加捕获的实现原理，深入评估二次编码对捕获性能的影响，并通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。（3）在传统匹配跟踪处理模型的基础上，提出了基于通用跟踪环路的码、载波相位跟踪性能评估方法，解决了非匹配跟踪处理性能评估模型缺乏的问题，为全面评估GNSS信号跟踪性能提供理论支持。具体研究内容包括：扩展了码跟踪误差分析理论，给出了适用于匹配/非匹配处理的码跟踪误差一般表达式；推导了白噪声环境下Strobe相关器环路的码跟踪精度，对比分析了接收带宽、脉冲类型和宽度对Strobe相关器码跟踪性能的影响；基于通用跟踪环路，给出了不同鉴相器条件下载波相位跟踪误差解析式，解决了传统理论对调制方式和接收带宽影响考虑不足的问题。仿真、实测结果与理论结果一致，证明了本文提出的评估方法的正确性和实用性。（4）针对数据和导频信号特点，建立了数据/导频（即通道内）互相关性分析模型，推导了不同鉴相器条件下互相关性导致码跟踪误差的理论结果，提出了Galileo E1 OS和GPS L1C（即MBOC信号）数据/导频扩频码配对优化方案。该优化方案以相应ICD给出的扩频码族为基础，对数据/导频通道的扩频码进行重新分配，从而形成新的数据/导频扩频码配对关系。理论和仿真结果表明，优化后的配对方案能有效削弱通道内互相关干扰，提高MBOC信号的码跟踪性能。本文的互相关性评估方法和优化方案对北斗导航信号设计与优化有重要的参考价值。（5）为深入开展导航信号性能评估工作，研制了导航信号体制性能综合验证平台。该平台可实现三个频点多路信号的并行生成和实时接收处理，支持BPSK、BOC、MBOC、AltBOC、TD-AltBOC以及TDDM等调制方式。本文给出了不同接收处理算法下GNSS信号的捕获、跟踪性能的测试结果，验证了理论分析的正确性。