新一代导航卫星信号体制设计暨调制解调系统研究

在全新颠覆性思路下发明完全具备原创性的高精度测距和高抗干扰能力的导航卫星信号体制，为我国下一代全球导航卫星系统（GNSS）提出直接载波连续相位调制信号的新方法，紧缩频谱和抗多径以及射频干扰，利于对信号的跟踪和解调，既可达到厘米级测距精度，又能实现每秒兆位级通信速率。.不同于现行各种已实施的GNSS信号调制方式，而是以直接载波连续相位形式构建导航信号，将测距码的随机性承载在载波相位变化率上，更利于锁相环结构捕获与跟踪信号。信号同频加强的特性使测距系统抗干扰能力更强，具备高速率数据传输能力便利于导航数据与其他信息的复用广播。.研究内容可归纳为：1）用于导航卫星的连续相位伪随机噪声（PRN）载波信号波形组设计与频谱优化；2）基于锁相环（PLL）的具备测距与数据解调双重能力的复合跟踪环路设计；3）评估载频、多径、接收端动态对系统测距性能的影响，使系统具备多频段灵活部署能力。

项目的背景：随着各种无线设施的部署和设备的使用，空中无线频谱越来越拥挤，无线资源越来越匮乏，对系统产生的危害也越大。同时随着信息化程度的提高，各种装备也越来越依附于各种电子系统，这其中就有浓重的无线电身影。各种无线传输装备面临高速率与高频谱效率的挑战，而对于飞行器还要考虑高动态的压力，用于空天系统由于对实时性有苛刻要求，因此面临的挑战更大！课题组以在“超窄带”高效通信领域提出的创新理论，以及在通信与导航领域的卓越成果为基石，提出了一套具备全新理论支撑的高精度高动态卫星导航新体制——直接载波连续相位调制与解调。.主要研究内容：1）用于导航卫星的连续相位伪随机噪声（PRN）载波信号波形组设计与频谱优化；2）基于锁相环（PLL）的具备测距与数据解调双重能力的复合跟踪环路设计；3）评估载频、多径、接收端动态对系统测距性能的影响，使系统具备多频段灵活部署能力。.重要结果：设计了基于时分系统的高效卫星数传与测距一体化导航体制，并完成用于卫星导航系统的信号测量建模与分析，最后研究了高动态环境下定位测距信号的自适应捕获与跟踪。.关键数据及其科学意义：实现了在1Mhz有效带宽下不低于10Mcps码速率和10Mbps数据传输速率，以及载波波长级测距。研究探索了能够适应高超音速武器的卫星导航定位信号新体制，从信息论源头设计具有高精度测距和高抗干扰能力的卫星导航信号系统。