题目：循环谱相关处理在区域定位系统中的应用

定位导航技术经历了从陆基导航到星基导航的发展沿革。陆基无线电导航系统被广泛应用，在某些领域发挥了重要的作用，但其缺点是定位精度低、信号覆盖范围有限，难以满足现代高精度导航定位的需要，因此，星基导航系统应运而生。目前，应用最为广泛、影响最大的定位导航系统是GPS系统，它能够实现全天候、全球性和高精度的连续导航和定位，但GPS系统受控于美国国防部，对其过分依赖不符合我国国防建设的需要，也不符合我国对定位信息的自主拥有权的需要。因此，开发部署我国独立自主的低成本高精度区域定位系统，无论是对于提高我国国防能力，加强军队武器装备现代化，还是对于民用定位导航服务，都具有重要的作用。基于这种背景，本文介绍了一种新型的区域定位系统，它是一种基于扩频通信体制的陆基导航系统。由于扩频信号具有非平稳特性，因此本文研究了两种非平稳处理方法——时频分析和循环谱相关处理在区域定位系统中的应用，并研究了区域定位系统中扩频信号的快速捕获和精密跟踪方法以及地面应答机的唤醒方案。论文的主要工作如下：1. 对扩频信号的时频分布特性进行了分析，提出了基于Wigner-Hough变换的DS/FH系统自适应干扰抑制方法，设计了时变自适应线性相位FIR滤波器来消除干扰。目前，区域定位系统采用的是DS/BPSK扩频方式，将来可以采取DS/FH混合扩频的方式来提高系统性能和增强保密性，届时可将该自适应干扰抑制方法应用到区域定位系统中，以获得更好的干扰抑制能力。2. 研究了有限数据长度对循环谱估计的影响，在此基础上，讨论了基于最大输出信噪比准则的循环相关匹配滤波器的设计方法，并针对DS/BPSK信号进行了滤波器设计。区域定位系统中采用了匹配滤波器对DS/BPSK信号进行时域相关，对码长为1023的Gold序列扩频信号进行折叠匹配滤波所使用的资源约为FPGA资源的1/3，其瞬时功率达到3W，如果采取循环谱相关匹配滤波的软件算法替代匹配滤波器，则对于节省硬件资源和电源消耗、减小接收机体积、延长地面应答机使用寿命均有重要的意义。虽然目前循环谱相关匹配滤波的算法实现速度决定了它还无法实际应用到区域定位系统中，但随着将来算法的改进和处理器速度的提高，它将成为区域定位系统的一种有效的软件无线电算法。3. 分析了区域定位系统中多普勒频移的影响，研究了高动态环境下的直扩信号快速捕获和跟踪方法，完成了中频接收机的设计。4. 将循环谱相关检测方法应用到区域定位系统中，结合地面应答机的工作特性，研究了基于循环谱相关检测的地面应答机唤醒方案。该方案可以避免匹配滤波器在应答机睡眠状态长时间处于空搜索状态，能有效延长应答机待机时间，提高系统的应用可靠性。