一种用于正弦二进制偏移载波调制信号的捕获方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于正弦二进制偏移载波调制信号捕获的方法。将正弦二进制偏移载波信号看成一种特殊的时分复用调制信号，本地相关时采用多路伪随机码信号。将剥离载波的中频信号分别与多路伪随机码信号进行时分相关-清除操作，计算各路独立的相干积分值，最后将所有支路相关结果结合起来得到最终的相关结果。通过时分相关方法，可以有效的去除自相关函数中副峰及零点的影响，降低了漏捕概率。其与传统BPSK信号的捕获方法类似，相比现有方法更易于实现，降低了系统复杂度。本发明专利技术还提供了一种实现以上方法的装置，由于没有互相关或边带能量损失，从而提高了信号捕获灵敏度。因此本发明专利技术具有较高商用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星定位、信号捕获跟踪
，涉及一种用于正弦二进制偏移载波(BOC)调制信号的捕获方法和装置。
技术介绍
随着全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)的不断发展，新一代导航卫星系统之间的竞争与兼容问题逐渐凸显。一方面各个导航系统都在不断完善和发展，独立运行；另一方面如何兼容互操作提上日程。为了实现各个导航系统之间的兼容，使各个导航系统能够共享导航频段频谱资源，同时提高现有导航系统的精度和性能，新的二进制偏移载波(BinaryOffsetCarrier)调制方式被新一代卫星导航系统采用。与传统的二进制移相键控(BinaryPhaseShiftKeying，BPSK)调制方式相比，BOC调制方式将信号能量更多的集中到带宽边缘，增加了信号的有效带宽，减少了与已有的BPSK导航信号的干扰。此外，BOC调制方式拥有更窄的自相关函数(AutoCorrelationFunction，ACF)，其测距精度更高，抗多径能力更强。然而，由于子载波的调制，BOC的自相关函数存在多峰特性，使得信号在捕获、跟踪时出现模糊点，即模糊度问题，从而造成漏捕和误跟踪问题。正弦二进制偏移载波(SineBOC，SinBOC)调制方式，是在传统的基于BPSK调制方式的导航信号基础上调制了具有正弦相位的子载波生成的，通常记作BOCsin(m，n)，其中，子载波频率为fsc＝m*1.023MHz，码频率为fc＝n*1.023MHz。目前，已经有一些方法可以解决BOC信号捕获时的模糊度问题。(1)类BPSK(BPSK-Like)方法：这种方法对BOC信号频谱的两个边带，上边带(UpperSideBand，USB和下边带LowerSideBand，LSB)，分别处理，每个边带都按照传统的BPSK信号捕获来处理。其优点是可以去除模糊度，但是需要额外的滤波器，如果只采用单边带处理的话还会存在3dB的能量损失。(2)自相关副峰消除技术(AutocorrelationSide-PeakCancellationTechnique，ASPeCT)：通过将BOC信号与伪随机码(PseudoRandomCode，PRN)的互相关，与BOC信号的自相关的组合处理，将所有副峰都去除。其优点是只保留了主峰，但是其副峰消除的并不彻底，存在能量损失，且只能用于BOCsin(n，n)信号。(3)伪相关函数(PseudoCorrelationFunction，PCF)：通过构造一个特殊的伪信号与BOC信号进行相关。其优点是只保留了主峰，且去除的较为彻底，但是其能量损失很严重，且实现代价较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可以有效去除模糊度问题、捕获正弦二进制偏移载波调制信号的方法和装置。将正弦二进制偏移载波信号看成一种特殊的时分复用调制(TimeDivisionDataMultiplexing，TDDM)信号，通过时分相关，去除SinBOC信号的模糊度，提高信号的捕获灵敏度和捕获效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种用于正弦二进制偏移载波调制信号捕获的方法，所述方法：设定要捕获的卫星号、多普勒范围及捕获频率精度，并确定伪码信号产生多项式的控制字；根据设定的载波频率，本地产生复载波信号，与输入中频信号进行混频完成去载波处理，得到去载波的BOC信号I+jQ；根据设定的卫星号和伪码相位，本地产生伪随机码信号其中，Ci是PRN码，TC是PRN码片宽度，PT0是幅度为1、宽度为T0的矩形波，记作及与其同步的正弦子载波信号其中dq为形状符号，每个符号的宽度为TS，M是每个码片下的符号数，如对于BOCsin(1，1)，dq＝{1，-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于正弦二进制偏移载波调制信号的捕获方法和装置，其特征在于，所述方法包括：设定要捕获的卫星号、多普勒范围及捕获频率精度，并确定伪码信号产生多项式的控制字；根据设定的载波频率，本地产生复载波信号，与输入中频信号进行混频完成去载波处理，得到去载波的BOC信号I+jQ；在本地时钟驱动下，伪随机码信号和子载波信号经由TDDM调制产生两路本地伪随机码信号Ce和Co(根据捕获精度要求可以产生更多路)；所述剥离载波后的BOC信号分别与两路本地伪随机码信号Ce和Co相关；根据设定的相干积分时间TI，将所述的相关运算结果分别送入积分‑清除器中进行时间长度为TI的相干积分，得到Re和Ro；将积分‑清除器输出的多路相干积分值结合起来，得到最终的相干积分值；将所述的最终的相干积分值送入能量计算单元中，根据设定的预检测积分时间，计算此次捕获的信号能量值；将所述信号能量值送入捕获判决单元中，判决当前信号是否存在。如果存在，捕获成功；如果不存在，调整本地载波频率和码相位重新进行时分相关处理和捕获判决，直至捕获成功或所有可能载波频率和码相位组合搜索完毕。

【技术特征摘要】
1.一种用于正弦二进制偏移载波调制信号的捕获方法和装置，其特征在于，所述方法包括：设定要捕获的卫星号、多普勒范围及捕获频率精度，并确定伪码信号产生多项式的控制字；根据设定的载波频率，本地产生复载波信号，与输入中频信号进行混频完成去载波处理，得到去载波的BOC信号I+jQ；在本地时钟驱动下，伪随机码信号和子载波信号经由TDDM调制产生两路本地伪随机码信号Ce和Co(根据捕获精度要求可以产生更多路)；所述剥离载波后的BOC信号分别与两路本地伪随机码信号Ce和Co相关；根据设定的相干积分时间TI，将所述的相关运算结果分别送入积分-清除器中进行时间长度为TI的相干积分，得到Re和Ro；将积分-清除器输出的多路相干积分值结合起来，得到最终的相干积分值；将所述的最终的相干积分值送入能量计算单元中，根据设定的预检测积分时间，计算此次捕获的信号能量值；将所述信号能量值送入捕获判决单元中，判决当前信号是否存在。如果存在，捕获成功；如果不存在，调整本地载波频率和码相位重新进行时分相关处理和捕获判决，直至捕获成功或所有可能载波频率和码相位组合搜索完毕。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，本地通过时分复用方法产生多路伪码信号。对于所述某路本地参考伪码信号，当处在其有效时间片时，其与本地伪随机码PRN一致；当处在其无效时间片时，则为0。具体的，以产生两路本地伪随机码信号为例，在子载波为1期间，第一路本地伪随机码Ce与PRN码一致，第二路本地伪随机码Co为0；在子载波为-1期间，第一路本地伪随机码Ce为0，第二路本地伪随机码Co与PRN码一致。3.根据权利要求1所述的方法和权利要求2所述本地伪码信号产生方法，其特征在于，各路相关结果按下述步骤完成：步骤1：输入信号与本地载波信号混频，得到两路混频结果I和Q；步骤2：所述步骤1混频结果与本地多路伪码信号进行时分相关，具体的，以两路本地伪随机码信号为例，第一路伪随机码信号Ce与混频结果I、Q相关得到I_Ce、Q_Ce，第二路伪随机码信号Co与混频结果I、Q相关得到I_Co、Q_Co。I×Ce＝I_CeQ×Ce＝Q_CeI×Co＝I_CoQ×Co＝Q_Co步骤3：设定相干积分时间TI，根据这个相干积分时间将步骤2得到的相关结果相干积分，得到Re＝I_CeS+jQ_CeS和Ro＝I_CoS+jQ_CoS。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多路相干积分值结合起来计算最终相干积分值过程。若本地存在2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦彬，刘瑞远，于敦山，路卫军，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11