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随着北斗二代卫星导航系统的投入使用,对其用户终端定位设备的研发需求也变得日益迫切。北斗二代卫星导航系统为了提高信号的互相关性能,引入了二次编码调制技术,该技术使符号位跳变的间隔缩短至1ms,限制了B1信号的相干积分时长,严重影响了北斗二代卫星B1信号的捕获性能,尤其在复杂的环境下,例如城市高楼密集区、室内、树木遮挡严重区域等。 本文针对复杂环境下的北斗二代B1信号的捕获做了三个方面的工作:一、提出了一种可行性高的并行码相位搜索算法,该算法在提高B1信号捕获灵敏度的同时也可以捕获到NH(Neumann-Hoffman)码初始相位,进而取得位同步;二、提出了一种可运用到捕获模块里的多径抑制算法,该算法能有效捕获到多径信号;三、在实验室自主研发的多星座GNSS实时软件接收机上设计并实现了完整的北斗导航接收机模块,使该接收机最终能支持GPS、GLONASS、GALILEO和北斗四种导航系统的实时定位,同时将本文提出的ZP_UNIQUE并行搜索算法在该平台上进行实现,本文主要内容从以下几个方面展开: 首先本文介绍复杂环境的特点和影响,总结了几种常见的捕获算法和提高捕获增益方法的优缺点。接着对北斗二代卫星B1信号的结构进行分析,并结合以上的总结,首先采用一种基于完整序列的并行搜索算法来提高信号的捕获灵敏度,紧接着针对该方法存储复杂度高的缺点进行改进,使用一种基于最优特征序列的并行搜索方法,以增加计算复杂度为代价来减小数据存储复杂度。最后权衡计算和存储复杂度,提出了ZP_UNIQUE并行搜索算法,有效地降低了数据的存储量,同时该算法具有很好的适配性,相干积分时间可以根据实际需求任意选取,当相干积分时间达到特征长度时,能同时捕获到NH码初始相位而获得位同步,ZP_UNIQUE并行搜索算法满足目前的接收机对不同环境下信号地捕获要求。 其次,本文针对多径信号对导航接收机性能的影响,提出了一种能运用到捕获模块里的基于Rake的信号分离估计算法,该算法能有效地将多径信号与直达信号分离,提高了直达信号的捕获精度,并能有效地捕获到多径信号,再通过Rake接收技术能把原本为干扰的多径信号变成能提高信噪比增益的有用信号加以利用。 最后本文将ZP_UNIQUE并行搜索算法在实验室自主研发的多星座GNSS实时软件接收机平台上进行实现和测试,并使用了三种不同场景下的真实北斗二代卫星B1信号进行测试,验证了该算法实现的有效性和可行性。