一种信号处理方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种信号处理方法及装置，应用于直升机机载的导航卫星接收机；上述信号处理方法，包括：根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；对第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；将第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后进行基带处理；在基带处理过程中，对第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。本申请能够有效地消除直升机旋翼以及机身谐振对接收卫星信号形成的调制干扰，加快卫星信号的捕获速度，以及提高卫星信号的捕获概率。

【技术实现步骤摘要】
一种信号处理方法及装置
本申请涉及但不限于卫星导航
，尤指一种信号处理方法及装置。
技术介绍
随着北斗卫星导航系统第三代的成形，其良好的技术性能、准确的导航精度和完善的服务体系得到了各行各业的肯定，应用范围逐步扩大到全世界，服务对象也由以陆上用户为主扩展到海、空用户。为了保证直升机的飞行安全，很有必要实时为机场指控中心和驾驶员提供位置信息和短消息互联，直升机作为一种特殊的用户群体正逐步安装北斗用户机。然而，考虑到在直升机旋翼下工作的特殊性，给北斗用户机(包括发射机和接收机)的安装带来了困难。目前，安装有北斗用户机的直升机开机后，特别是直升机转向调姿时，北斗用户机的接收机的载波环、码环有失锁现象，而且对卫星信号的捕获时间和捕获概率均低于技术指标要求。具体而言，直升机旋翼的材质一般是金属的，它在北斗用户机的天线上方旋转，对北斗用户机接收的卫星信号形成了一个低频调制，经过北斗用户机的终端解调，呈现为信号相位的抖动，导致载波信号频率测量误差增大，严重时将造成多普勒频率锁相环失锁；而且，信号相位的抖动还会使码环无法稳定工作，严重时将造成码环失锁而丢失卫星信号。旋转的金属材质旋翼，还会在北斗用户机的天线上方形成一个屏蔽层，衰减到达天线的卫星信号功率。另外，直升机的特点是在飞行中随时需要调整姿态，但是这样会使北斗用户机的天线不能保持较好的增益方向对准卫星，造成接收卫星信号电平的降低，影响到达解调终端的信号的载噪比，将会使接收机捕获或锁定卫星信号困难，有时信号可能会丢失，还需要重新捕获。此外，直升机执行任务往往必须做到“启动即投入”，因而要求机载北斗用户机能作到受命起飞和卫星信号失锁时，即时快速捕获信号。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种信号处理方法及装置，能够有效地消除直升机旋翼以及机身谐振对接收卫星信号形成的调制干扰，加快卫星信号的捕获速度，以及提高卫星信号的捕获概率。一方面，本申请实施例提供了一种信号处理方法，应用于直升机机载的导航卫星接收机，包括：根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；将所述第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后进行基带处理；在基带处理过程中，对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波(PMF)和快速傅立叶变换(FFT)结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。另一方面，本申请实施例提供一种信号处理装置，应用于直升机机载的导航卫星接收机，所述信号处理装置包括：卫星信号接收单元、抗直升机旋翼干扰单元、第一模数转换器以及基带处理器；其中，所述抗直升机旋翼干扰单元分别与所述卫星信号接收单元和所述第一模数转换器相连，所述第一模数转换器与所述基带处理器相连；其中，所述卫星信号接收单元，配置为根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；所述抗直升机旋翼干扰单元，配置为对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；所述第一模数转换器，配置为将所述第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后输入所述基带处理器；所述基带处理器，配置为对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。本申请实施例通过进行抗干扰处理，可以消除直升机旋翼以及机身谐振对接收卫星信号形成的调制干扰；通过部分匹配滤波(PMF，PartialMatchedFiltering)和快速傅立叶变换(FFT，FastFourierTransformation)结合的分层并行处理，可以实现对卫星信号的快速捕获；通过采用N中取M搜索方式进行信号捕获，可以提高卫星信号的捕获概率。如此，本申请实施例可以有效地消除直升机旋翼以及机身谐振对接收卫星信号形成的调制干扰，加快了卫星信号的捕获速度，提升了捕获概率，而且码跟踪环、载波跟踪环锁定稳定，在直升机的动态飞行中可以保持较高的定位精度，从而满足了直升机机载的导航卫星接收机的技术指标要求。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为目前的导航卫星接收机的基带处理器的码跟踪环和载波跟踪环的示意图；图2为本申请实施例提供的信号处理装置的示意图；图3为本申请实施例提供的信号处理装置的部分流程示意图；图4为本申请实施例中的抗直升机旋翼干扰单元的示意图；图5为本申请实施例中的PMF与FFT结合的分层并行处理器的示意图；图6为本申请实施例中的PMF与FFT结合的分层并行处理器的处理流程示意图；图7为本申请实施例中的信号截获处理器的捕获概率曲线的示意图；图8为本申请实施例提供的信号处理方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。对于直升机机载的导航卫星接收机，比如直升机机载的北斗用户机，由于直升机金属材质的旋翼的旋转频率调制在接收信号上形成了一种特殊的幅-相干扰，引起对卫星信号频率捕获困难且锁定不稳、对卫星各类信息码特别是超长码(比如，精码(PreciseCode，以下称为P码))捕获更加困难或锁定不稳，进而引起位置、速度等测量信息的误差超差；而且，旋转的金属材质旋翼还会在北斗用户机的天线上方形成一个屏蔽层，对接收的卫星信号的电平造成衰减。另外，直升机的发动机造成的机身振动会带来信号相位的振动，其振动频率与飞机结构谐振频率基本相同，它对接收机的影响类似于在接收信号上调制了一种干扰。本申请实施例提供一种信号处理方法及装置，应用于直升机机载的导航卫星接收机，可以实现在直升机旋翼下的导航卫星接收机可靠、稳定工作，可以解决旋翼和飞行姿态造成的幅-相干扰影响，并实现对卫星信号的快速捕获、稳定锁定。在本申请实施例中，直升机机载的导航卫星接收机以直升机机载的北斗用户机(包括发射机和接收机)为例进行说明。下面先对北斗用户机有关的技术指标要求、北斗用户机的接收机的卫星信号体制、捕获原理和过程进行说明。北斗用户机的接收机有关技术指标要求如下：首次捕获时间：≤120秒(时间模糊度±1秒)；捕获概率：≥0.95。北斗系统通过北斗卫星向用户机连续不断地发送导航定位信号。RDSS(RadioDeterminationSatelliteService，卫星无线电测定业务)系统已经定型，不再叙述。RNSS(RadioNavigationSatelliteSystem，卫星无线电导航定位工作方式)的卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理方法，其特征在于，应用于直升机机载的导航卫星接收机，所述信号处理方法包括：/n根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；/n对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；/n将所述第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后进行基带处理；/n在基带处理过程中，对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，其特征在于，应用于直升机机载的导航卫星接收机，所述信号处理方法包括：
根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；
对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；
将所述第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后进行基带处理；
在基带处理过程中，对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号，包括：
将所述第一模拟中频信号转换为第二数字中频信号；
对所述第二数字中频信号进行快速傅立叶变换后，判断所述第二数字中频信号中是否存在干扰信号；
当存在干扰信号，获取干扰信号分析结果，根据所述干扰信号分析结果，滤除所述第二数字中频信号中存在的所述干扰信号，并对去除所述干扰信号后的第二数字中频信号进行数模转换，得到第二模拟中频信号；
当不存在干扰信号，则对所述第二数字中频信号进行数模转换，得到第二模拟中频信号。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当存在干扰信号，获取干扰信号分析结果，根据所述干扰信号分析结果，滤除所述第二数字中频信号中存在的所述干扰信号，包括：
当存在干扰信号，通过分析干扰谱线频率分布范围、干扰功率谱密度以及干扰载波频率变化速度，获取干扰信号分析结果；
根据所述干扰信号分析结果，设置滤波参数；
基于所述滤波参数，滤除所述第二数字中频信号中存在的所述干扰信号。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，包括：
根据所述第一数字中频信号和本地载波信号进行下变频，获取基带信号，对所述基带信号进行抽取，得到待处理的基带数据，并按子段存储；
以本地伪码作为抽头系数，对每个子段分别进行部分匹配滤波，得到累加结果，完成码相位搜索；
缓存部分匹配滤波后的滤波结果，并对其分别进行快速傅立叶变换频谱分析，完成频率搜索；
对快速傅立叶变换处理的输出结果分别并行取模后按点累加，得到M点非相干累加结果，查找捕获结果。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用N中取M搜索方式，进行信号捕获，包括：
对每一个码和多普勒频率范围形成的搜索单元，取N个快速傅立叶变换计算得到的相关性包络，当其中有至少M个相关性包络大于捕获门限，则确定在所述搜索单元成功捕获卫星信号。


6.一种信号处理装置，其特征在于，应用于直升机机载的导航卫星接收机，所述信号处理装置包括：卫星信号接收单元、抗直升机旋翼干扰单元、第一模数转换器以及基带处理器；
所述抗直升机旋翼干扰单元分别与所述卫星信号接收单元和所述第一模数转换器相连，所述第一模数转换器与所述基带处理器相连；
所述卫星信号接收单元，配置为根据接收到的射频频段的卫星信号得到第一模拟中频信号；
所述抗直升机旋翼干扰单元，配置为对所述第一模拟中频信号进行抗干扰处理，得到第二模拟中频信号；
所述第一模数转换器，配置为将所述第二模拟中频信号转换为第一数字中频信号后输入所述基带处理器；
所述基带处理器，配置为对所述第一数字中频信号进行部分匹配滤波和快速傅立叶变换结合的分层并行处理，并采用N中取M搜索方式，进行信号捕获。


7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基带处理器，包括：部分匹配滤波和快速傅立叶变...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倬民，王立强，徐永强，周俊，仉树军，赵维政，周涛，
申请(专利权)人：北京北斗星通导航技术股份有限公司，北京北斗星通信息装备有限公司，中国人民解放军陆军航空兵学院陆军航空兵研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11