一种双星时差频差定位方法和定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开双星时差频差定位方法和装置，方法包括：用主通道、辅通道接收CDMA信号分别得到第一路信号S1和第二路信号S2；对信号S1和S2预处理得信号S1‑预和S2‑预；选定一用户PN码，根据该PN码对信号S1‑预和S2‑预同步捕获得到时差、频差粗估计值；对信号S2‑预时延补偿得到信号S2‑时补，根据该PN码对信号S2‑时补、信号S1‑预同步解扩计算得到频差精估计值；用频差精估计值和时差粗估计值对S2‑预进行时频补偿得信号S2‑时频补；根据信号S2‑时频补以及信号S1‑预计算得到时差精估计值；用时频差精估计值定位用户的位置。本技术方案解决CDMA信号时频域重叠、低信噪比问题，计算量小、精度高。

A double star time difference frequency difference positioning method and positioning device

The invention discloses a double star TDOA-FDOA localization method and device. The method includes: main channel and auxiliary channel receiver CDMA signal respectively first signal and second S1 signals of S1 and S2; signal preprocessing of S2 signal and S2 S1 pre pre selected; a user PN code, according to the code of PN S1 and S2 signal pre pre acquisition time, get the frequency difference of coarse estimation value; the signal S2 pre delay compensation signal S2 when, according to the PN code of S2 signal make S1 signal, pre despreading synchronization frequency difference estimation precision calculated by frequency difference estimation precision; the time difference value and the coarse estimation value of S2 pre compensation frequency signal S2 frequency compensation; according to the signal S2 time frequency compensation and signal S1 pre calculated time precision estimates; when the frequency difference of the estimated value of the user's location positioning precision. This technical scheme solves the problem of overlapping and low signal to noise ratio in time and frequency domain of CDMA signal, with small calculation and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种双星时差频差定位方法和定位装置
本专利技术涉及卫星定位
，具体涉及一种双星时差频差定位方法和定位装置。
技术介绍
在双星时差/频差无源定位系统中，利用两颗卫星分别被动接受地面目标辐射源信号，根据这个信号到达两颗卫星的时差和频差信息，结合目标辐射源在地球表面的先验信息，可以确定出目标辐射源的位置。双星时差/频差无源定位系统具有定位精度高、覆盖区域大等优点。时频差高精度估计是双星定位系统中的关键技术之一。现有双星定位系统设计时主要针对窄带信号例如频分多址FDMA(frequencydivisionmultipleaccess)连续信号，运算量相对较小，精度一般也能保证。但对于宽带信号例如码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)的时频差估计实现难度较大，主要表现在以下几个方面：(1)采用扩频体制后，CDMA信号的功率谱密度更低，通常淹没在噪声以下；(2)时域频域上混叠有多个用户的信号，时频差提取时存在相互干扰；(3)不同用户的相关峰可能重叠在一起，影响各个单独用户相关峰位置的准确提取。现有技术方案在对扩频宽带信号(例如CDMA信号)进行时频差估计进而确定目标位置过程中，存在计算量大、精度低、时效性弱难以实现在工程上实时处理的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双星时差频差定位方法和定位装置以解决现有技术在处理CDMA信号时存在的计算量大、精度低、时效性弱难以实现在工程上实时处理的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种双星时差频差定位方法，该方法包括：利用主通道接收用户发射的码分多址CDMA信号，得到第一路信号S1；利用辅通道接收所述用户发射的码分多址CDMA信号，得到第二路信号S2；对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1-预和信号S2-预；选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值；利用所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延补偿，得到信号S2-时补，并根据所述用户PN码序列对所述信号S2-时补同步解扩；以及，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预同步解扩；根据所述信号S2-时补，信号S1-预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值；利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延和频偏补偿，得到信号S2-时频补；根据所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值；利用所述信号S1和信号S2的时差精估计值和频差精估计值，定位出所述用户的位置。可选地，所述选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值包括：从本地保存的用户PN码序列中选定一用户PN码序列，对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，分别计算所述信号S1-预以及所述信号S2-预和所述选定的一用户PN码序列间的捕获相关峰值，根据所述相关峰值分别得到所述信号S1的时间值和频率值以及所述信号S2的时间值和频率值；将所述信号S1的时间值和频率值与所述信号S2的时间值和频率值对应相减，得到所述信号S1和S2的时差粗估计值和频差粗估计值。可选地，所述根据所述信号S2-时补，信号S1-预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值包括：对所述信号S2-时补以及信号S1-预同步解扩后的信号进行共轭相乘，得到单载波信号，对所述单载波信号进行频谱内插处理后计算出所述单载波信号的频率值，所述单谐波函数的频率值即为所述信号S1和信号S2的频差精估计值。可选地，所述利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延和频偏补偿，得到信号S2-时频补；根据所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值包括：根据所述时差粗估计值，确定时差精估计的估计范围；在所述估计范围内，计算所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预的互相关谱函数和互功率谱密度，得到时差精估计初值，在所述时差精估计初值附近通过二分查找算法进行细化搜索，从而确定出所述信号S1和信号S2的时差精估计值。可选地，所述对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1-预和信号S2-预包括：对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行下变频处理，对下变频后的信号进行模数转换后得到数字信号，对所述数字信号进行滤波抽取后得到基带IQ信号S1-预和S2-预；其中，所述信号S1-预和信号S2-预的采样频率是所述用户发射的CDMA信号带宽的2～4倍。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种双星时差频差定位装置，该装置包括：信号获取模块、预处理模块、时差频差粗估计模块、频差精估计模块、时差精估计模块和定位模块；所述信号获取模块，用于利用主通道接收用户发射的码分多址CDMA信号，得到第一路信号S1；利用辅通道接收所述用户发射的码分多址CDMA信号，得到第二路信号S2；所述预处理模块，用于对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1-预和信号S2-预；所述时频差粗估计模块，用于选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值；所述频差精估计模块，用于利用所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延补偿，得到信号S2-时补，并根据所述用户PN码序列对所述信号S2-时补同步解扩；以及，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预同步解扩；根据所述信号S2-时补，信号S1-预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值；所述时差精估计模块，用于利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延和频偏补偿，得到信号S2-时频补；根据所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值；所述定位模块，用于利用所述信号S1和信号S2的时差精估计值和频差精估计值，定位出所述用户的位置。可选地，所述时频差粗估计模块，具体用于从本地保存的用户PN码序列中选定一用户PN码序列，对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，分别计算所述信号S1-预以及所述信号S2-预中的用户PN码序列和所述选定的一用户PN码序列间的相关峰值，根据所述相关峰值分别得到所述信号S1的时间值和频率值以及所述信号S2的时间值和频率值；将所述信号S1的时间值和频率值与所述信号S2的时间值和频率值对应相减，得到所述信号S1和S2的时差粗估计值和频差粗估计值。可选地，所述频差精估计模块具体用于，对所述信号S2-时补以及信号S1-预同步解扩后的信号进行共轭相乘，得到单载波信号，对所述单载波信号进行频谱内插处理后计算出所述单载波信号的频率值，所述单谐波函数的频率值即为所述信号S1和信号S2的频差精估计值。可选地，所述时差精估计模块具体用于，根据所述时差粗估计值，确定时差精估计的估计范围；在所述估计范围内，计算所述信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双星时差频差定位方法，其特征在于，所述方法包括：利用主通道接收用户发射的码分多址CDMA信号，得到第一路信号S1；利用辅通道接收所述用户发射的码分多址CDMA信号，得到第二路信号S2；对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1‑预和信号S2‑预；选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1‑预和所述信号S2‑预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值；利用所述时差粗估计值对所述信号S2‑预进行时延补偿，得到信号S2‑时补，并根据所述用户PN码序列对所述信号S2‑时补同步解扩；以及，根据所述用户PN码序列对所述信号S1‑预同步解扩；根据所述信号S2‑时补，信号S1‑预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值；利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2‑预进行时延和频偏补偿，得到信号S2‑时频补；根据所述信号S2‑时频补以及所述信号S1‑预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值；利用所述信号S1和信号S2的时差精估计值和频差精估计值，定位出所述用户的位置。

【技术特征摘要】
1.一种双星时差频差定位方法，其特征在于，所述方法包括：利用主通道接收用户发射的码分多址CDMA信号，得到第一路信号S1；利用辅通道接收所述用户发射的码分多址CDMA信号，得到第二路信号S2；对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1-预和信号S2-预；选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值；利用所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延补偿，得到信号S2-时补，并根据所述用户PN码序列对所述信号S2-时补同步解扩；以及，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预同步解扩；根据所述信号S2-时补，信号S1-预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值；利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延和频偏补偿，得到信号S2-时频补；根据所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值；利用所述信号S1和信号S2的时差精估计值和频差精估计值，定位出所述用户的位置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选定一用户PN码序列，根据所述用户PN码序列对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，得到所述信号S1和信号S2的时差粗估计值和频差粗估计值包括：从本地保存的用户PN码序列中选定一用户PN码序列，对所述信号S1-预和所述信号S2-预进行同步捕获，分别计算所述信号S1-预以及所述信号S2-预和所述选定的一用户PN码序列的捕获相关峰值，根据所述相关峰值分别得到所述信号S1的时间值和频率值以及所述信号S2的时间值和频率值；将所述信号S1的时间值和频率值与所述信号S2的时间值和频率值对应相减，得到所述信号S1和S2的时差粗估计值和频差粗估计值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号S2-时补，信号S1-预的同步解扩结果，得到所述信号S1和信号S2的频差精估计值包括：对所述信号S2-时补以及信号S1-预同步解扩后的信号进行共轭相乘，得到单载波信号，对所述单载波信号进行频谱内插处理后计算出所述单载波信号的频率值，所述单载波信号的频率值即为所述信号S1和信号S2的频差精估计值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述频差精估计值和所述时差粗估计值对所述信号S2-预进行时延和频偏补偿，得到信号S2-时频补；根据所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预，得到所述信号S1和信号S2的时差精估计值包括：根据所述时差粗估计值，确定时差精估计的估计范围；在所述估计范围内，计算所述信号S2-时频补以及所述信号S1-预的互相关谱函数和互功率谱密度，得到时差精估计初值，在所述时差精估计初值附近通过二分查找算法进行细化搜索，从而确定出所述信号S1和信号S2的时差精估计值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行预处理，得到预处理后的信号S1-预和信号S2-预包括：对所述第一路信号S1和所述第二路信号S2进行下变频处理，对下变频后的信号进行模数转换后得到数字信号，对所述数字信号进行滤波抽取后得到基带IQ信号S1-预和S2-预；其中，所述信号S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩煜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33