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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)在国民生活中扮演着越来越重要的角色,小到出门旅游,大到国家军事安全都离不开卫星导航服务。随着GNSS系统的不断发展,L波段(1164-1610MHz)的导航信号日趋拥挤,为此国际电信联盟(International Telecommunication Union, ITU)陆续将 S 波段(2483.5-2500MHz)和C波段(5010-5030MHz)向导航业务开放,这在客观上使多波段的联合导航成为可能,可以预见跨波段的联合导航势必成为新一代卫星导航系统的发展趋势。与单一波段的多频导航技术相比,多波段联合导航更有利于校正电离层延迟,简化整周模糊度的求解,缩短首次定位时间,同时在抗干扰和消除多径方面具有较大的优势;此外,可以与通信系统相互融合和互补,充分发挥卫星导航系统的效能。信号结构(或体制)决定了 GNSS系统的性能上限,而调制波形是信号结构设计中的关键环节,其决定的自相关函数和功率谱密度影响导航信号的各种性能,主要包括:码跟踪性能、抗干扰、抗多径性能以及兼容性等。在多波段联合导航模式下,如何设计一种能够满足各波段约束性和兼容性要求的通用调制方案是本论文的研究重点,通用的调制方案可共享基带处理模块,易于集成缩小接收机体积,降低多模导航系统终端的复杂度和制造成本,加快多波段联合导航的实用化进程。与传统的相移键控(Phase Shift Keying, PSK)调制相比,连续相位调制(Continue Phase Modulation, CPM)具有较高的频带与功率利用率,信号储备丰富,参数修改灵活,可以满足不同波段的约束性和兼容性的要求,具备了多波段和多频点的部署能力,是多波段联合导航信号中具有竞争力调制方案之一。课题针对L、S和C波段的具体要求,围绕CPM调制探讨其在各波段中的实现方案,研究GNSS信号质量的评估方法,评估所设计的调制方案在测距精度、抗干扰能力、抗多径能力以及兼容性方面的性能,为现有GNSS系统的技术升级和下一代卫星导航信号体制的设计提供新思路。基于上述研究目标,本文主要研究内容如下:1.探讨多频组合观测值应用在大波段间隔下的多波段联合导航的可行性。在L、S和C波段上设计载波频点,建立波段—频点组合的数学模型。2.针对各波段特性和功率谱兼容性要求,调整CPM调制的主要参数,设计其在不同波段中实现方案。同时,将所提CPM方案与各波段中典型的调制方案进行性能的对比分析,这些典型的调制方案主要包括:二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)调制、二进制偏移载波(Binary Offset Carrier, BOC)调制和最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying, GMSK)调制。3.分析卫星导航信号质量的评估方法,以码跟踪原理为基础,推导码跟踪精度、Gabor带宽、抗多径性能、抗干扰性能以及兼容性的数学模型。根据民用信号和授权信号的不同要求,研究一种加权式的导航信号性能评估方法。