利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统，应用于用户终端，包括：对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列；在I、Q路比特序列中查找满足预设条件的BPSK子序列，得到目标BPSK序列；计算目标天基机会信号中，与导频序列和目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位；对第一载波相位进行相位展开操作，得到第二载波相位；基于第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值；基于载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到目标天基机会信号的多普勒频偏估计值。本发明专利技术缓解了现有技术中存在的多普勒频偏估计值精度不高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统
本专利技术涉及无线电导航
，尤其是涉及一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统。
技术介绍
随着科技的发展，全球导航卫星系统越来越成为生产生活不可或缺的一部分，但其受限于复杂的无线电环境，并且易受到遮挡、干扰和欺骗等而导致不可用。在军用或其他重要场景下，保持安全可靠的导航定位非常重要，那么就需要别的手段来确保导航行为的准确性、可用性和完好性。机会信号导航定位是指利用所有可以利用的非导航无线电信号进行导航，可作为现有导航系统的备份和增强，大大提高现有导航系统的性能。天基机会无线电信号是机会信号中的一大类，是指辐射源位于天空或太空的无线电信号，其主要定位方式是多普勒定位、差分多普勒定位和共视协作导航定位，而这几种定位方式都需要对天基机会无线电信号的载波多普勒进行估计。另一方面，多普勒定位的定位精度对多普勒误差非常敏感，很小的多普勒估计误差就会对最终的定位精度产生非常大的影响。而现有技术中针对天基机会信号的多普勒估计存在着精度不高的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统，以缓解了现有技术中用户终端利用天基机会信号进行定位时存在的多普勒频偏估计值精度不高的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法，应用于用户终端，包括：对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列；所述天基机会信号为从目标辐射源发射出来的无线电信号；在所述I、Q路比特序列中查找满足预设条件的BPSK子序列，得到目标BPSK序列；计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位；对所述第一载波相位进行相位展开操作，得到第二载波相位；基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值；基于所述载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值，以通过所述多普勒频偏估计值对所述用户终端进行定位；所述目标粗频偏估计值为所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计而得到的载波多普勒频偏粗估计值。进一步地，在对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列之前，所述方法还包括：接收目标辐射源发射的目标天基机会信号；对所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计，得到载波多普勒频偏粗估计值；消除所述目标天基机会信号的所述载波多普勒频偏粗估计值，得到去多普勒频偏的目标天基机会信号；对所述去多普勒频偏的目标天基机会信号进行匹配滤波操作，得到匹配滤波后的目标天基机会信号。进一步地，所述I、Q路比特序列包括：I路比特序列和Q路比特序列；所述预设条件包括：所述BPSK子序列的I路比特序列和Q路比特序列完全相同，且，所述BPSK子序列为以下任一比特序列：全零比特序列、全一比特序列、零一交替比特序列。进一步地，计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位，包括：确定所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的采样点的集合，得到目标采样点集合；通过如下算式计算所述目标采样点集合所对应的天基机会信号的部分信号的载波相位：其中，n表示所述目标采样点集合中的采样点编号；x1(n)表示采样点编号为n的采样点所对应的天基机会信号的部分信号；表示信号x1(n)的复数共轭信号；j表示单位复数；θ(n)表示采样点编号为n的采样点所对应的天基机会信号的部分信号的载波相位；将θ(n)作为第一载波相位。进一步地，基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值，包括：对所述第二载波相位利用最小二乘法进行多项式拟合操作，得到目标线性方程；基于所述目标线性方程求解所述第二载波相位的载波残余多普勒频偏估计值。进一步地，基于所述载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值，包括：将所述载波残余多普勒频偏估计值和所述目标粗频偏估计值的和，作为所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的系统，应用于用户终端，包括：信号解调模块，查找模块，计算模块，相位展开模块，第一频偏估计模块和第二频偏估计模块，其中，所述信号解调模块，用于对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列；所述天基机会信号为从目标辐射源发射出来的无线电信号；所述查找模块，用于在所述I、Q路比特序列中查找满足预设条件的BPSK子序列，得到目标BPSK序列；所述计算模块，用于计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位；所述相位展开模块，用于对所述第一载波相位进行相位展开操作，得到第二载波相位；所述第一频偏估计模块，用于基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值；所述第二频偏估计模块，用于基于所述载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值，以通过所述多普勒频偏估计值对所述用户终端进行定位；所述目标粗频偏估计值为所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计而得到的载波多普勒频偏粗估计值。进一步地，所述系统还包括：滤波模块，用于：接收目标辐射源发射的目标天基机会信号；对所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计，得到载波多普勒频偏粗估计值；消除所述目标天基机会信号的所述载波多普勒频偏粗估计值，得到去多普勒频偏的目标天基机会信号；对所述去多普勒频偏的目标天基机会信号进行匹配滤波操作，得到匹配滤波后的目标天基机会信号。进一步地，所述第一频偏估计模块包括：拟合单元和估计单元，其中，所述拟合单元，用于对所述第二载波相位利用最小二乘法进行多项式拟合操作，得到目标线性方程；所述估计单元，用于基于所述目标线性方程求解所述第二载波相位的载波残余多普勒频偏估计值。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法和系统，在利用已知头部导频部分的基础上，还利用了天基机会信号数据信号中存在的部分特定特征的BPSK序列，实现了对天基机会信号的多普勒高精度估计，缓解了现有技术中用户终端利用天基机会信号进行定位时存在的多普勒频偏估计值精度不高的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法，应用于用户终端，其特征在于，包括：/n对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列；所述天基机会信号为从目标辐射源发射出来的无线电信号；/n在所述I、Q路比特序列中查找满足预设条件的BPSK子序列，得到目标BPSK序列；/n计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位；/n对所述第一载波相位进行相位展开操作，得到第二载波相位；/n基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值；/n基于所述载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值，以通过所述多普勒频偏估计值对所述用户终端进行定位；所述目标粗频偏估计值为所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计而得到的载波多普勒频偏粗估计值。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用BPSK数据估计天基机会信号多普勒的方法，应用于用户终端，其特征在于，包括：
对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列；所述天基机会信号为从目标辐射源发射出来的无线电信号；
在所述I、Q路比特序列中查找满足预设条件的BPSK子序列，得到目标BPSK序列；
计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位；
对所述第一载波相位进行相位展开操作，得到第二载波相位；
基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值；
基于所述载波残余多普勒频偏估计值和目标粗频偏估计值，得到所述目标天基机会信号的多普勒频偏估计值，以通过所述多普勒频偏估计值对所述用户终端进行定位；所述目标粗频偏估计值为所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计而得到的载波多普勒频偏粗估计值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对经过匹配滤波之后的目标天基机会信号进行解调，得到I、Q路比特序列和导频序列之前，所述方法还包括：
接收目标辐射源发射的目标天基机会信号；
对所述目标天基机会信号的导频部分进行基于快速傅里叶变换的粗频偏估计，得到载波多普勒频偏粗估计值；
消除所述目标天基机会信号的所述载波多普勒频偏粗估计值，得到去多普勒频偏的目标天基机会信号；
对所述去多普勒频偏的目标天基机会信号进行匹配滤波操作，得到匹配滤波后的目标天基机会信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述I、Q路比特序列包括：I路比特序列和Q路比特序列；所述预设条件包括：
所述BPSK子序列的I路比特序列和Q路比特序列完全相同，且，所述BPSK子序列为以下任一比特序列：全零比特序列、全一比特序列、零一交替比特序列。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的载波相位，得到第一载波相位，包括：
确定所述目标天基机会信号中，与所述导频序列和所述目标BPSK序列所对应的部分信号的采样点的集合，得到目标采样点集合；
通过如下算式计算所述目标采样点集合所对应的天基机会信号的部分信号的载波相位：

其中，n表示所述目标采样点集合中的采样点编号；x1(n)表示采样点编号为n的采样点所对应的天基机会信号的部分信号；表示信号x1(n)的复数共轭信号；j表示单位复数；θ(n)表示采样点编号为n的采样点所对应的天基机会信号的部分信号的载波相位；
将θ(n)作为第一载波相位。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第二载波相位，得到载波残余多普勒频偏估计值，包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，魏齐辉，詹亚锋，
申请(专利权)人：清华大学，上海清申科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11