导航载荷通道模型、估计方法、计算机存储介质和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及导航载荷通道模型、估计方法、计算机存储介质和装置，方法包括以下步骤：S100：获取理想单支路调制信号，并将单支路调制信号通过数字畸变生成已调信号；S200：已调信号通过信号复用合成复用信号；S300：复用信号模拟畸变并生成输出信号；S400：根据输出信号与本地理想信号进行信号评估。本发明专利技术的方法，通过对信号数字畸变和模拟畸变的综合求解准确的获取星上发射端通道特性，高效地解决载荷发射通道非线性问题。荷发射通道非线性问题。荷发射通道非线性问题。

【技术实现步骤摘要】
导航载荷通道模型、估计方法、计算机存储介质和装置


[0001]本专利技术涉及信号辨识
，尤其是指一种导航载荷通道模型、估计方法、计算机存储介质和装置。

技术介绍

[0002]导航信号是链接卫星与地面用户接收端的唯一纽带，其质量的优劣对用户高精度PNT服务至关重要。然而，即使正常运行的在轨卫星也会产生细微的信号畸变，更为严重的是，导航载荷非理想发射通道引入的非线性误差严重的影响GNSS信号质量，导致接收处理中信号相关曲线发生扭曲非对称、S曲线过零点偏移、功率谱带内交调，带外再生，这些不利因素均会引起测距偏差[1]，其中以高功率放大器非线性影响为最为严重，导致GNSS信号质量评估不满足官方ICD要求。与此同时，导航载荷发射通道引入的信号畸变每颗卫星间不尽相同，这对差分定位尤为不利。此外，相关研究表明导航载荷发射通道非线性是多种失真的复杂组合，而非简单线性叠加。导航信号质量评估监测是判断卫星空间在轨运行正常的重要手段，能及时有效的发现卫星信号异常状态。然而，目前导航信号质量评估监测多侧重于接收端“接收信号”状态，对信号畸变源的研究仍显不足，而接收信号往往是经过各种畸变混合作用的，综上，明确信号畸变源头对支撑GNSS信号质量评估监测工作具有重要意义，因此有必要从信号质量评估入手对导航载荷发射通道特性进行深入研究。
[0003]国际民用航空组织 (International Civil Aviation Organization，ICAO)提出的一类信号畸变模型广泛应用于发射通道建模中：数字畸变(Threat Model A,TMA)、模拟畸变(Threat Model B,TMB)以及混合畸变(Threat Model C,TMC)，实际接收信号多属于该类型。然而，已有相关研究表明，TMB中2阶模型对宽带调制信号而言精度明显不足。在此基础上，部分学者采用多阶FIR滤波器来代替TMB模型。现有技术中，有一种方案是将导航载荷发射通道建模为线性FIR滤波器，通过最小二乘法来估计通道特性，该研究中未涉及测量数据验证。现有技术中，还有一种方案是将发射通道建模为FIR滤波器，通过相关域累加求逆获取FIR滤波器冲击响应。国家授时中心康立将BDS
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2发射通道建模为TMB模型，采用最小二乘法来获取通道特性。上述关于发射通道特性的研究均未包含数字畸变，此外关于宽带调制信号上述方法的适用性仍待考究。因此，关于发射通道特性的精确估计仍有一定的空白。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种导航载荷通道模型、估计方法、计算机存储介质和装置，可以高效进行发射通道特性精确估计。
[0005]为实现上述目的，本申请提出第一技术方案：一种导航载荷通道估计方法，所述方法具体包括以下步骤：S100、接收信号通过信号质量评估求取导航载荷发射通道特性，导航载荷发射通道特性包括数字畸变和模拟畸变；S200、接收信号包括若干单支路信号，单支路信号假设其具有无限带宽，分量间数
字畸变量独立，单支路信号遍历所有的数字畸变设置生成单支路调制信号，依次求取各单支路信号数字畸变值；S300：以本地理想信号为参考，将各单支路信号根据步骤S200调制成包含数字畸变的单支路调制信号，将各单支路调制信号通过信号复用生成包含数字畸变的合路信号；S400：以本地理想信号为参考，根据接收信号和合路信号求取模拟畸变特性。
[0006]进一步的，所述模拟畸变为N阶次FIR滤波器。
[0007]进一步的，所述信号质量评估求取导航载荷发射通道特性为采用信号畸变模型求取导航载荷发射通道特性。
[0008]进一步的，所述接收信号包括采集信号，所述采集信号通过信号采集系统获得。
[0009]进一步的，所述求取模拟畸变通道特性具体包括以下步骤：利用软件接收机对采集数据进行预处理获得连续的基带信号，对连续基带信号累加平均以降低噪声干扰，求基带信号累加平均值：其中为采样点数，为滤波器冲击响应矩阵，为滤波器阶数；单支路信号数字失真量为：其中为信号支路总数；第支路信号分量为：。
[0010]求取滤波器冲击响应矩阵的冲击响应：记为单支路输入卷积矩阵：；所述将单支路信号通过数字畸变生成已调信号，求取数字畸变值：其中为滤波器冲击响应；得到关于测量信号以及输入卷积矩阵的解析方程为理想基点数字畸变：通过对理想基带信号数字畸变回代合成新的复用信号，此时输入信号包含实际基点信号数字畸变；
求取模拟畸变通道特性响应估计值：。
[0011]为实现上述目的，本申请还提出第二技术方案：一种导航载荷通道模型，所述模型包括：数字畸变模型，用于将单支路调制信号通过数字畸变生成已调信号；信号复用模型，用于将已调信号通过信号复用合成复用信号；模拟畸变模型，用于将复用信号模拟畸变并生成输出信号；信号评估模型，用于将输出信号与本地理想信号进行信号评估。
[0012]所述输出信号与本地理想信号进行信号评估包括：将所述输出信号与所述本地理想信号进行自相关运算。
[0013]所述导航载荷通道模型的建立包括以下步骤：若干个单支路调制信号通过信号复用，生成多路复用信号：其中为单支路调制信号，为幅度，为相位，为交调项；其中，所述支路间数字畸变独立且不受带宽限制，复用信号改写为：其中，，为扩频码速率；将模拟建模为N阶线性FIR滤波器，因此模拟畸变后的信号为输入信号与通道冲击响应的卷积：其中为FIR滤波器冲击响应，为卷积计算；单支路信号模拟畸变后为：与本地理想信号的相关为：其中为相干积分时间，通常设置为1个码片周期，为第支路自相关函数，为共轭矩阵。
[0014]为实现上述目的，本申请提出第三技术方案：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述的方法的步骤。
[0015]一种导航载荷通道估计装置，包括处理器和上述计算机可读存储介质。
[0016]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述的一种导航载荷通道估计方法，从信号质量评估入手，通过对数字畸变和模拟畸变的综合求解准确的获取星上发射端通道特性，高效地解决载荷发射通道非线性问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1是本专利技术的通道联合估计算法流程图；图2是本专利技术的导航载荷模型建立方法的流程图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航载荷通道估计方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S100、接收信号通过信号质量评估求取导航载荷发射通道特性，导航载荷发射通道特性包括数字畸变和模拟畸变；S200、接收信号包括若干单支路信号，单支路信号假设其具有无限带宽，分量间数字畸变量独立，单支路信号遍历所有的数字畸变设置生成单支路调制信号，依次求取各单支路信号数字畸变值；S300：以本地理想信号为参考，将各单支路信号根据步骤S200调制成包含数字畸变的单支路调制信号，将各单支路调制信号通过信号复用生成包含数字畸变的合路信号；S400：以本地理想信号为参考，根据接收信号和合路信号求取模拟畸变特性。2.根据权利要求1所述的导航载荷通道估计方法，其特征在于：所述模拟畸变为N阶次FIR滤波器。3.根据权利要求1所述的导航载荷通道估计方法，其特征在于：所述信号质量评估求取导航载荷发射通道特性为：采用信号畸变模型求取导航载荷发射通道特性。4.根据权利要求1所述的导航载荷通道估计方法，其特征在于：所述接收信号包括采集信号，所述采集信号通过信号采集系统获得。5.根据权利要求1所述的导航载荷通道估计方法，其特征在于：所述求取模拟畸变通道特性具体包括以下步骤：利用软件接收机对采集数据进行预处理获得连续的基带信号，对连续基带信号累加平均以降低噪声干扰，求基带信号累加平均值：其中为采样点数，为滤波器冲击响应矩阵，为滤波器阶数；单支路信号数字失真量为：其中为信号支路总数；第支路信号分量为：求取滤波器冲击响应矩阵的冲击响应：记为单支路输入卷积矩阵： ；所述将单支路信号通过数字畸变生成已调信号，求取数字畸变值：
其中为滤波器冲击响应；得到关于测量信号以及输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，卢晓春，饶永南，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：