● 摘要
室内定位系统的应用环境复杂，相比室外环境存在更为严重的信号干扰、信号衰减、多径衰落以及远近效应。随着对室内定位需求的与日俱增，人们探索了很多技术以满足无线室内定位的需求。伪卫星作为一种有效的解决方案，其信号体制设计直接影响室内定位精度。信号体制设计的主要研究内容包括抑制多径效应的扩频码和调制方式设计、抑制远近效应的功率电平设计以及伪卫星中频信号实现。本课题作为航天五〇二所室内高精度定位系统的改进研究，为室内定位及多径抑制方法提供了理论与工程支持。首先，本论文描述了这一室内高精度定位系统，提出通过设计室内伪卫星信号实现多径抑制的方法。针对本课题的室内应用环境，通过建立室内镜面反射多径信号模型，分析了室内多径效应的产生原因及多径信号特性，并分别仿真得到一次反射和二次反射的多径时延分布。其次，对不同结构以及有无数据通道的导航信号的相关函数和跟踪性能进行了比较，并着重分析了它们抑制多径效应的性能。对室内伪卫星信号包括BPSK-R和BOC信号的多径误差进行了仿真比较，包括伪距多径误差包络、载波相位多径误差包络及其影响因素，仿真实验结果表明BOC(15,10)信号抑制多径性能最好。此外，基于建立的多径模型，比较了室内伪卫星信号设计改进前后的多径抑制性能改善，从而证明室内伪卫星信号改进设计的有效性。最后，提出了室内伪卫星信号的设计与选取准则，确定了室内伪卫星信号体制及信息结构。利用FPGA和DSP实现了室内伪卫星信号发生器的中频硬件电路，测试结果验证了产生信号的正确性。本文研究成果为室内定位和多径抑制提供了理论实验支持，对于室内伪卫星接收机的进一步设计研究也具有现实的参考意义。