非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法及系统，本发明专利技术构建了非线性函数驱动复数移位伪随机码发生器，使用以单变量或多变量项非线性函数驱动函数项非线性函数获得作用值并以扩散系数为权值进行加、减、乘、或除的混合运算进行反馈的复数线性移位寄存器，通过相关寄存器抽头输出实数伪随机数并二值化获得导航卫星测距码。本发明专利技术可广泛应用于卫星导航系统，也可用于各种测距系统、通信系统、广电系统、控制系统等方面。

Method and system for realizing time and space chaos satellite navigation ranging code driven by nonlinear function

The invention discloses a nonlinear function driven spatiotemporal chaos satellite navigation ranging code realization method and system, the invention constructs a complex nonlinear function driven shift pseudo random code generator, using univariate or multivariate nonlinear function driver function nonlinear function to obtain the effect value and plural linear feedback shift register with diffusion coefficient the weight of addition subtractionmultiplication or mixed operation in addition, through the relevant register tap output real pseudo-random number and binarization for navigation satellite ranging codes. The invention can be widely used in satellite navigation system, and can also be used for various ranging systems, communication systems, radio and television systems, control systems, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航
，具体涉及一种非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法及系统。
技术介绍
世界上四大卫星导航系统有美国的GPS(GlobalPositioningSystem)卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)卫星导航系统、欧盟的Galileo卫星导航系统和中国的北斗(BeiDou)卫星导航系统。除GLONASS采用频分多址(FDMA，FrequencyDivisionMultipleAccess)通信方式外，其余卫星导航系统均采用码分多址(CDMA，CodeDivisionMultipleAccess)通信方式。它们所采用的测距码分为民用粗测码和军用精密码两类，使用粗测码的卫星导航系统能进行目标粗定位，而使用精密码的卫星导航系统可进行目标高精度定位。在测距码实现方面，四大卫星导航系统均采用简单初级的二进制伪随机码发生器产生测距码，由于卫星导航系统使用的测距码是采用线性法使用二进制伪随机码发生器用一个或几个一定级数线性反馈移位寄存器先使用一段短二值序列对寄存器状态值初始化，然后通过寄存器状态值移位产生，这种方法产生的测距码普遍存在复杂度低、安全性差、码长固定且较短、码数量有限等缺点，且移位寄存器还需要承担线性反馈和卫星相位分配工作，又使其结构复杂。为克服二进制伪随机码发生器产生测距码的所有缺陷相关文献用非线性法采用实数伪随机码发生器、复数伪随机码发生器和矢量伪随机码发生器进行了问题的全面解决。这些伪随机码发生器产生伪随机码一般采用由单变量或多变量构建非线性函数，以时间分布法通过非线性函数作用于变量进行状态迭代产生随时间分布的伪随机数，再由相关抽头输出伪随机数并二值化获得伪随机性性能良好的导航卫星测距码。上述由单变量或多变量构建的非线性函数，采用的是以扩散系数为权值不同非线性函数作用值相互间进行加、减、乘或除的混合运算，通过状态迭代产生下一时刻变量状态值，这里不同非线性函数为当前时刻变量状态值同时驱动运行，它们处于同一级的变量驱动工作状态。由于通过单变量或多变量构建的非线性函数复杂度不同，这些非线性函数在产生伪随机数过程中起作用程度也不一样，因此，如何分析非线性函数之间相互作用关系，通过它们之间相互驱动产生性能更高的伪随机数，进而获得性能更优良的导航卫星测距码，当前的产生导航卫星测距码的非线性方法没有进行问题的解决。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种可全面提高卫星导航测距码性能的非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法及系统。本专利技术提供的一种非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法，用于单变量非线性函数驱动方式；包括以下步骤：步骤1：构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的单变量非线性函数；具体实现过程为：取单个复数状态矢量X+Yj在Nxy维线性空间其分量为{x(i)+y(i)j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法，用于单变量非线性函数驱动方式；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置或偏移位置当前状态值的单变量非线性函数；具体实现过程为：取单个复数状态矢量X+Yj在Nxy维线性空间其分量为{x(i)+y(i)j}，称为单变量复数状态分量，{x(i)}和{y(i)}分别为一系列顺序排列且分别相互耦合的状态分量；i表示单变量复数状态分量的位置序号，i＝1,2,...,Nxy，Nxy为正整数；将作用于复数状态分量实部当前位置或偏移位置当前状态值的单变量非线性函数记为实部非线性函数，将作用于复数状态分量虚部当前位置或偏移位置的当前状态值的单变量非线性函数记为虚部非线性函数；实部或虚部非线性函数的构建具体为：实部或虚部非线性函数由k时刻实部或虚部分量分别构建一组相同次方或不同次方的含不同参数值的当前位置或偏移位置的函数和/或复合函数和一组相同次方或不同次方的含不同参数值的当前位置或偏移位置的变量；以各函数和/或复合函数负的非线性强度分别与各自含参数的函数和/或复合函数分别相乘并加上对应的实常数项，构成实部或虚部函数型非线性函数；以各变量负的非线性强度为权分别与各自含参数的变量分别相乘并加上对应的实常数项，构成实部或虚部变量型非线性函数；实部或虚部函数型非线性函数和实部或虚部变量型非线性函数为实部或虚部非线性函数；其中，函数的参数包括工作频率、函数的次方、函数的幅度值、函数的相位、位置序号、位置偏移量和状态平移量；变量的参数包括变量的次方、位置序号、位置偏移量和状态平移量；位置偏移量即函数或变量位置增加或减少的量；状态平移量即变量状态值增加或减少的量；步骤2：设计单变量非线性函数驱动复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；实部或虚部非线性函数中由实部或虚部变量项非线性函数分别对通过各寄存器状态值实部或虚部抽头经过加、减、乘或除的运算，或者经过加、减、乘或除中至少两种的混合运算所得运算值输入到复数状态分量实部或虚部当前位置或偏移位置当前状态值进行作用，得实部或虚部第一变量项作用值，其作用值作为实部或虚部非线性函数中由实部或虚部函数项和/或复合函数项非线性函数的变量的输入值驱动其工作，得实部或虚部第一函数项和/或复合函数项作用值，记实部或虚部第一变量项作用值、实部或虚部第一函数项作用值为实部或虚部作用值；基于扩散系数，对实部作用值和虚部作用值分别进行加、减、乘、除或包含加、减、乘、除中至少两种运算的混合运算；步骤3：构建单变量非线性函数驱动复数移位伪随机码发生器G；G由NG个复数线性移位寄存器构成，将复数线性移位寄存器状态值的实部和虚部分别直接赋值或进行加、减、乘或除或者加、减、乘或除中至少两种运算的混合运算值分别赋值给实部或虚部变量项非线性函数的各变量，反馈值由步骤2获得，实部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的实部、虚部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的虚部；步骤4：参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；步骤5：导航卫星伪随机数的产生；根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部或虚部分别抽头经过加、减、乘或除或者加、减、乘或除中至少两种运算的混合运算，结果输出到步骤2中实部或虚部变量项非线性函数的各变量驱动其工作获得作用值，以这些作用值进行加、减、乘或除或者加、减、乘或除中至少两种运算的混合运算所得值为函数项和/或复合函数项非线性函数的变量的输入值驱动其工作，从而获得反馈作用值，将寄存器状态值依次移位，再将反馈作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生；步骤6：寄存器抽头输出伪随机数；从复数移位伪随机码发生器相关寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出给定长度的伪随机数，分别记为实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数；步骤7：二值化；将实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码和第二伪随机码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用统计分析法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经统计分析所得中间值；步骤8：导航卫星伪随机码的产生；将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第三伪随机码；若第三伪随机码的伪随机性受到破坏，那么需要调整非线性函数的扩散系数、函数或复合函数或变量的非线性强度，微调函数的工作频率、相位，微调基准值重新二值化实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数。...

【技术特征摘要】
1.一种非线性函数驱动时空混沌卫星导航测距码实现方法，用于单变量非线性函数驱动方式；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建分别作用于复数状态分量实...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志彪，肖模艳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42