题目：高动态扩频信号捕获与跟踪技术研究

扩频通信具有优良的抗窄带干扰、抗多径衰落能力，能提供高精度测距、大容量多址接入，扩频信号还具有截获概率低、保密性强等特点，广泛应用于军事通信、卫星无线电导航定位系统、码分多址个人移动通信系统等领域。近年来，卫星导航定位技术得到了迅猛的发展，基本技术逐渐成熟，高动态环境如导弹制导、弹道测量、军用飞机导航等场合一直是行业应用关注的焦点。高动态环境下接收机面临大多普勒频移、多普勒频移变化率和加加速度等因素所导致的同步困难。扩频信号捕获与跟踪技术作为接收机中频信号处理的重要组成部分，是进行导航解算的前提和基础，其性能优劣直接影响接收机的整体性能，同时，这也是高动态扩频接收机研制能否摆脱国外技术封锁的关键，研究并掌握该技术必将对我国自主的新一代区域乃至全球卫星导航定位系统具有参考价值并提供技术储备。 本文在借鉴已有研究成果的基础上，采用理论研究与计算机仿真相结合的方法，围绕高动态扩频信号的捕获与跟踪技术展开研究，主要的创新性工作如下：1. 提出一种GPS 分组匹配滤波器差分组合伪码捕获新算法，推导出差分组合后检测变量的级数式概率分布函数数学表达式，并对极大化检测算法下不同组合参数对检测性能的影响进行了理论分析和计算机仿真，结果表明该算法可以有效提高伪码捕获性能。2. 提出一种对残留载波频偏变化更为鲁棒的相邻搜索频点联合捕获算法。基于匹配滤波器输出相关峰值随残留多普勒频偏滚降的特性，联合相邻频率搜索单元输出的相关峰值，设计形成一个准最优二元检测，减小了残留频偏对检测变量的影响，增强了捕获算法对频偏变化的鲁棒性。3. 提出一种能消除鉴频增益波动的包络四相鉴频器。计算机仿真结果显示，与四相鉴频器算法相比，包络四相鉴频器可以有效提高频率牵引的速度，同时保持了四相鉴频器算法运算简单、易于实现的特点。4. 提出一种基于环路软切换的频率牵引技术用于双锁频环路的快速同步场合，解决了初始频差影响的二次入锁问题，该技术作为一种快捷、平滑的同步切换模式，能有效改善频率捕获到锁定的整体性能。5. 设计一种基于分组匹配滤波器的相关鉴频器，用于载波捕获中频率牵引过程，其跟踪范围可达四相鉴频器的3 倍，在此基础上提出一种相关鉴频器和四相鉴频器多环路组合的载波频率牵引算法，在载波捕获牵引的不同阶段选用最优特性的鉴频器，与GPS 中传统的四相鉴频器+AFC 结构相比，新算法加快了载波同步的建立速度，扩大鉴频器有效跟踪范围，在高动态GPS 接收机等应用中具有一定实用价值。6. 提出了一种新的卫星接收机高动态环境载波跟踪结构，即大带宽锁相环路与基于模型的参数估计相结合的跟踪方法，并对不同载波相位动态模型和跟踪算法进行了计算机仿真分析，结果表明，与现有研究结论相比，新的载波跟踪算法结构合理，综合了锁相环稳定性设计的简单、可控特性和基于相位动态模型载波参数估计方法跟踪精度高的优势，跟踪三种高动态运动模式均取得了良好效果。