随着全球导航定位系统的发展,对导航接收机定位精度的要求越来越高。在高精度接收机中,通常使用载波相位测量值进行定位。然而,如果载波相位的测量结果发生了整周跳变,就会降低载波相位的测量精度,影响接收机的定位精度。为了探究载波相位周跳的产生机理,研究如何通过设计载波跟踪环路来降低接收机发生相位跳变的概率,本文从下面四个方面展开研究:(1)介绍载波相位定位的基本原理,引出载波相位周跳的定义。介绍三种常用的载波跟踪模型,分别导出其环路噪声带宽的解析表达式;以二阶锁相环为例,利用环路相位误差的微分方程,分析载波环路发生相位周跳的内在原因。最后,对几种常用的载波相位周跳评估指标进行介绍。(2)对传统纯锁相环相位整周跳变的分析模型进行扩展,使之适用于在导航接收机中广泛使用的Costas锁相环,并推导出鉴别器误差的概率密度函数;根据马尔科夫链中的随机游走理论,求得基于二象限反正切鉴别器的一阶、二阶和三阶Costas锁相环的环路平均周跳时间公式,通过数值仿真对理论公式进行求解,结合蒙特卡洛仿真对理论值加以论证。(3)提出一种以环路平均周跳时间为目标函数的Costas环路参数优化方法。分别在多普勒频率变化率为0 Hz/s和2.5 Hz/s两种情况下,对二阶和三阶锁相环的周跳性能进行了分析,对比不同环路参数对平均周跳时间的影响,从而对环路参数进行优化。此外,还以二阶环为例,分析了环路抖动方差值和平均周跳时间受环路参数影响的差异。(4)提出一种基于相位误差限幅和相位误差累加值限幅的载波相位周跳抑制方法。仿真结果表明,该方法在无环路动态的条件下,可以使环路周跳概率降低约67%;在多普勒频率为恒定值时,可以使环路周跳概率降低约38%;但是在多普勒频率变化率不为零时,改进前后环路发生周跳的概率并无显著差别。