基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法及系统技术方案

本发明专利技术属于卫星导航定位技术领域，公开了一种基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法及系统，首先将本地PRN信号拆分成k组码信号，并将M段输入BOC(m,n)信号的同相支路和正交支路分别与k组码信号进行互相关运算，分别生成互相关值的实部和虚部，然后进行重构；将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，并对生成的k个值进行一定的延迟；将每一段中延迟后的k个值两两相乘后生成了k/2个互相关峰，最后对M段的互相关峰值求和得到总互相关峰。本发明专利技术在抑制BOC信号相关函数多峰性的同时，保留窄相关峰特性，且适用于GNSS系统中调制阶数k为偶数的BOC(m,n)信号。

【技术实现步骤摘要】
基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法及系统
本专利技术属于星导航定位
，尤其涉及一种基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：卫星导航正由单GPS进入多星座联合的GNSS时代，传统的卫星导航信号的调制方式使得各种导航信号重叠在在有限频段内，造成相互干扰。BOC调制是以方波作为副载波对伪随机码进行预调制，使得信号频谱对称分裂于频带边缘，并且可以通过选择不同的调制参数来调整两个分裂主瓣的间距，从而有效解决导航信号间的相互干扰，实现频谱资源的有效利用。在±1码片内，BOC信号自相关函数存在多峰性，使得BOC信号捕获存在两方面的问题：一是误捕到旁峰造成捕获模糊，影响了测距精度；二是相关峰存在的多个零点导致信号漏捕。解决上述问题的主要方法有：副载波相位消除法(SCPC,SubcarrierPhaseCancellation)是借鉴了主载波剥离的思想，首先本地产生两路副载波相位正交的BOC信号，然后将BOC、QBOC的互相关函数平方和BOC的自相关函数平方相加，最终得到了检测峰不含零点的相关曲线；该方法解决了漏捕问题，但BOC信号窄相关峰特性得不到保证。多载波模型BPSK-LIKE法将BOC信号视为无穷个叠加的BPSK信号之和，通过本地产生对应的载波来剥离主载波和副载波，最终生成一个类似于BPSK信号的单相关峰。这虽然解决了误捕旁峰的问题，但其跨度拉宽为2个码片，不能保证BOC信号窄相关峰特性。自相关旁锋消除法(ASPeCT,AutocorrelationSide-peakCancellationTechnique)利用了BOC(n,n)信号自相关函数和BOC(n,n)/PRN的互相关函数在相同码相位处具有类似的旁峰特点，通过调整权值系数，减小旁峰与主峰的峰值比，但最优效果难以保证；另外，该算法仅适用于m＝n的情况。综上所述，现有技术存在的问题是：现代化卫星导航信号中的BOC(m,n)信号自相关函数多峰性引起的信号误捕和漏捕，以及消除多峰性又会导致相关峰扩宽的问题。目前的主流算法或者能消除多峰性而不能保留BOC信号窄相关峰特性，或者能够保留BOC信号窄相关峰特性，但多峰性明显，甚至有些仅适用于BOC(n,n)类信号。解决上述技术问题的难度和意义：本专利技术提出的基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC(m,n)信号捕获算法，其检测量的旁峰约为主峰的10％，避免了因检测量的多峰性而导致的漏捕和误捕。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法及系统。本专利技术是这样实现的，一种基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法，首先将本地PRN信号“拆分”成k组码信号，调制阶数：k＝2m/n；并将M段BOC(m,n)信号中的每一段的同相支路和正交支路分别与k组码信号进行互相关运算，分别生成互相关值的实部和虚部，然后进行“重构”；再将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，并对生成的k个值进行一定的延迟；接着将每一段中延迟后的k个值两两相乘后生成了k/2个互相关峰，并对k/2个互相关峰求和得到每一段的互相关峰值；最后，对M段的互相关峰值求和得到总互相关峰。进一步，所述基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法具体包括：步骤一：将接收的中频BOC(m,n)信号取M段1ms长度，记为S(l)(t)，其中l＝1,2,…,M，分别与本地载波混频得到同相I、正交Q两路信号；步骤二：将本地PRN序列的每个码片分成k(k＝2m/n)等份，依次截取每一个伪随机码片第j(j＝1,2,…,k)等份的码片信息，“拆分”为k个PRN单元信号Cj(t),(j＝1,2,…,k)；步骤三：将混频后信号的同相支路和正交支路与本地PRN序列拆分得到的单元信号Ck(t)分别做互相关运算，再将每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，得到k个互相关值。k为偶数时，将j＝1,2,…,k/2单元的互相关值分别延迟gTsc,其中g＝j-1，Tsc为一个副载波脉冲宽度，得到将j＝(k/2+1),…,(k-1),k单元的互相关值分别延迟gTsc(g＝k-j)，得到步骤四：第l段的相关函数和两两相乘，得到步骤五：将h＝k/2个相加，记为步骤六：采用非相干的方法，对M段的检测量输出进行重构，得到最终的检测量Sc；步骤七：将检测值Sc与判决器设定的检测门限值比较大小，若检测值超过检测门限值，则认为信号被准确捕获，得出定位所需要的卫星信号是否存在于接收中频输入信号中；步骤八：当发现存在定位所需卫星信号，通过GNSS接收机继续正常接收卫星信号，得到导航电文，实现定位；如果没有发现所需要的卫星信号，则更换卫星，重复步骤一至七。本专利技术另一目的在于提供一种利用所述基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法的基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获系统，包括：拆分模块，用于将本地PRN信号“拆分”成k组码信号，其中，调制阶数：k＝2m/n；运算模块，用于将M段BOC(m,n)信号中的每一段的同相支路和正交支路分别与k组码信号进行互相关运算，得到互相关值的实部和虚部，然后进行“重构”；重构模块，用于将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，并对生成的k个值进行一定的延迟；然后，将每一段的k个值两两相乘后生成了k/2个互相关峰，并对k/2个互相关峰求和得到了每一段的互相关峰值；最后，对M段的互相关峰值求和得到总互相关峰。进一步，所述重构模块包括：求模模块，用于将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，共生成k个值；求和模块，用于将每一段中延迟后的k个值两两相乘后生成k/2个互相关峰，并对k/2个互相关峰求和得到每一段的互相关峰值；并对M段的互相关峰值求和得到总互相关峰。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术提出的基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC(m,n)信号捕获算法，其检测量的旁峰约为主峰的10％，避免了因检测量的多峰性而导致的漏捕和误捕。本方案归一化的检测量旁峰降低为ASPeCT法的15.37％。本专利技术提出的基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC(m,n)信号捕获算法，最终的得到的检测量的互相关峰宽度为1/k个码片，保留了捕获过程中检测峰的窄相关峰特性，满足了BOC信号捕获过程的高精度要求。图8中以BOC(3,1)为例，捕获灵敏度比ASPeCT法提高了4dB。本专利技术提出的基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC(m,n)信号捕获算法，适用于GNSS系统中调制阶数k为偶数的BOC(m,n)信号。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的基于BOC/PRN互相关函数拆分重构的BOC(m,n)信号捕获算法的第l段的原理图；图3是本专利技术实施例提供的本地PRN信号C(t)的拆分图，其中横坐标为码相位对应的点数，纵坐标为码片值；图4是本专利技术实施例提供的BOC(3,1)/PRN互相关函数RB/R(τ)，其中横坐标为码相位对应的点数，纵坐标为归一化的互相关函数值(±1)；图5是本专利技术实施例提供的BOC(3,1)/PRN互相关RB/R(τ)拆分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法，其特征在于，所述基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法包括：首先将本地PRN信号拆分成k组码信号，调制阶数：k＝2m/n；并将M段BOC(m,n)信号中的每一段的同相支路和正交支路分别与k组码信号进行互相关运算，分别生成互相关值的实部和虚部，然后进行重构；再将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，并对生成的k个值进行一定的延迟；接着将每一段中延迟后的k个值两两相乘后生成k/2个互相关峰，并对k/2个互相关峰求和得到每一段的互相关峰值；最后，对M段的相关峰值求和得到总互相关峰。

【技术特征摘要】
1.一种基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法，其特征在于，所述基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法包括：首先将本地PRN信号拆分成k组码信号，调制阶数：k＝2m/n；并将M段BOC(m,n)信号中的每一段的同相支路和正交支路分别与k组码信号进行互相关运算，分别生成互相关值的实部和虚部，然后进行重构；再将每一段的每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，并对生成的k个值进行一定的延迟；接着将每一段中延迟后的k个值两两相乘后生成k/2个互相关峰，并对k/2个互相关峰求和得到每一段的互相关峰值；最后，对M段的相关峰值求和得到总互相关峰。2.如权利要求1所述的基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法，其特征在于，所述基于互相关函数拆分重构的BOC信号捕获方法具体包括：步骤一：将接收的中频BOC(m,n)信号取M段1ms长度，记为S(l)(t)，其中l＝1,2,…,M，分别与本地载波混频得到同相I、正交Q两路信号；步骤二：将本地PRN序列的每个码片分成k(k＝2m/n)等份，依次截取每一个伪随机码片第j(j＝1,2,…,k)等份的码片信息，拆分为k个PRN单元信号Cj(t),(j＝1,2,…,k)；步骤三：将混频后信号的同相支路和正交支路与本地PRN序列拆分得到的单元信号Ck(t)分别做互相关运算，再将每组码信号对应的同相、正交支路的互相关运算结果求模，得到k个互相关值；k为偶数时，将j＝1,2,…,k/2单元的互相关值分别延迟gTsc,其中g＝j-1，Tsc为一个副载波脉冲宽度，得到将j＝(k/2+1),…,(k-1),k单元的互相关值分别延迟gTsc(g＝k-j)，得到步骤四：第l段的互相关函数和两两相...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡辉，刘媛，欧敏辉，李林，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36