北斗伪卫星(BeiDou Pseudolites)是一种地基北斗导航信号发射设备,通过发播导航信号,改善北斗星座的几何强度,提高导航系统的可用性及定位精度。然而由于伪卫星信号功率高,动态变化范围大,会引起远近效应对北斗卫星信号和其他伪卫星信号的处理造成互相关干扰,严重时甚至引起接收机对信号的捕获失败从而导致定位服务不可用。因此,针对伪卫星信号远近效应干扰消除技术进行深入研究对于北斗地基导航系统的实施和运行具有重要理论指导意义和实践应用价值。本文首先对北斗伪卫星信号的相关特性进行分析,研究远近效应发生的原因和对接收机工作范围及信号捕获的影响。然后根据伪卫星信号远近效应干扰消除技术的发展现状和问题,结合接收机信号处理流程,重点研究发送端的信号脉冲调制技术,接收机端的自适应脉冲屏蔽技术和基于小波包分析脉冲干扰消除技术,并进行改进与优化,实现两种端到端的远近效应干扰解决方案,分别适用于参与式接收机(Participating Receiver)和非参与式接收机(Non-Participating Receiver)。主要的研究成果总结如下:(1)根据北斗伪卫星信号特性,对远近效应干扰的产生原因和影响进行分析。首先参考北斗卫星的信号体制,对北斗伪卫星信号体制进行设计,提出伪卫星专用的导航电文结构和测距码生成方式。其中优选了8种三抽头码相位生成器,以保证伪卫星信号的信号特性能满足导航服务的要求。然后依据信号结构分析了信号的特性,包括相关特性和功率谱密度。根据互相关冗余量,确定了北斗伪卫星信号远近效应发生的原因以及远近边界比。最后建立了考虑远近效应干扰的非相干积分捕获模型,分析了干扰对捕获门限的影响,并仿真验证了其造成的信号捕获概率损失。(2)提出一种北斗伪卫星专用的信号脉冲调制方案,从信号源端减轻远近效应干扰并满足伪卫星系统独立定位的要求。首先对伪卫星信号脉冲调制方案设计方法和要求进行了分析,其中占空比和脉冲图案是方案设计的最重要的两个内容。随后结合北斗伪卫星测距码的偏相关特性,构建脉冲信号捕获模型,求出占空比的下限并根据设计要求确定脉冲调制方案的最优占空比设置。然后,针对随机脉冲图案的性能局限,尤其是其多址访问性能较低的缺陷,提出了一种基于线性同余算法的伪随机脉冲图案设计方案。仿真实验结果表明,该方案优化了脉冲信号的相关特性和功率谱密度,减小了信号间距,扩展了远近边界比并改善了信号多址访问性能。最后利用北斗伪卫星示范系统对脉冲调制方案进行了实地测试,通过接收机对信号捕获和定位精度的测试,验证了本文提出的脉冲调制方案的可用性和多址访问性能都达到或超过了北斗卫星信号的水平,可满足伪卫星独立定位的要求。(3)提出一种自适应脉冲屏蔽门限设置算法,减小脉冲屏蔽技术带来的信号信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)损失。首先构建射频前端模型,对各模块的信号处理流程进行分析,得到各模块的信号SNR损失的关系式,其中自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)和量化模块是最重要的两个模块,需要进行优化设置以减小SNR损失。随后,对AGC增益、AGC恢复时间、量化方案和脉冲屏蔽门限等参数造成的信号SNR损失进行仿真,根据仿真结果确定最优的参数设置,将量化模块固有的SNR损失降到最低。然后给出一种基于分层聚类算法的自适应量化方案,可根据信号统计特性动态整脉冲屏蔽门限,减小与量化极值之间的量化间隔,降低信号量化的失真程度。仿真结果表明,与标量屏蔽门限相比,自适应屏蔽门限具有更小的SNR损失,更高的信号捕获概率,并对信号的幅值变化具有更好的鲁棒性。(4)研究基于小波包分析的脉冲干扰消除算法,针对北斗伪卫星信号脉冲干扰消除进行优化。首先介绍了小波分析的基本原理,包括连续和离散小波,多分辨率分析等,并介绍了该技术在信号干扰消除领域的应用。针对小波分析对信号高频分量分辨率较差的局限性,采用小波包分析的脉冲干扰消除算法。然后对算法的重要参数包括分解级数、小波包类型和滤波器带宽等进行研究,根据仿真结果对北斗伪卫星信号的处理进行了参数优化。通过仿真测试验证了参数优化后的算法对北斗伪卫星脉冲干扰的消除能力更强,使接收机具有更好的捕获性能。