一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法技术

本申请涉及一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法。所述方法包括：对卫星导航定位系统高动态条件下的短突发信号进行粗捕获后，采用多相关器的方式，采用码片间隔的相关器，共2N组，搜索范围

【技术实现步骤摘要】
一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法


[0001]本申请涉及卫星导航
，特别是涉及一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法。

技术介绍

[0002]我国自主建设的北斗卫星导航定位系统兼具卫星无线电定位业务（Radio Determination Satellite Service, RDSS）和卫星无线电导航业务（Radio Navigation Satellite Service, RNSS）。RDSS是其中的重要组成部分，其工作原理为，主控站通过多颗GEO卫星向各类RDSS用户机广播出站信号，用户机通过GEO卫星向主控站发送入站信号。主控站接收入站信号后，进行信息解调、伪距计算和定位解算，然后再将定位结果返回给用户机。入站信号是典型的短突发信号，其高精度快速捕获并引导是影响地面段用户可获得的服务质量的主要因素。
[0003]特别是针对高动态用户，如机载用户机、弹载用户机等，入站短突发信号的精准快速捕获是提高用户服务性能的必要条件。通常卫星导航信号的捕获若采用串行捕获算法，存在速度慢、耗时长的问题；若采用并行捕获算法需要较大的运算量。入站短突发信号扩频码持续时间短、入站数量多、入站时刻随机性强，这决定了入站捕获需要精准快速完成，不能如同一般导航信号进行长时间的捕获。为了满足短突发入站信号的精准快速捕获、跟踪要求，需要探索新的短突发信号高精度引导方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在对高动态条件下的短突发信号捕获后，进行快速精准引导的高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0005]一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法，所述方法包括：对卫星导航定位系统高动态条件下的短突发信号进行粗捕获后，通过多相关器组将本地扩频码与所述短突发信号进行相干积分，得到所述本地扩频码与所述短突发信号的相关值信号；所述多相关器组以码片为间隔，共2N组，搜索范围为
‑
1~+1码片；根据预设的非相干积分次数对所述相关值信号进行后积累，得到所述多相关器组在
‑
1~1码片的自相关函数曲线；根据所述自相关函数曲线确定非相干积分值的最大值和相邻两个次大值，通过非相干超前减滞后幅值法拟合估计码相位，并确定准时通道；将所述准时通道对应的多组相关值信号的I支路信号和Q支路信号进行组合，结合粗捕获频率，得到复相关值表达式；根据所述复相关值表达式进行FFT运算，并对FFT结果求取包络值，确定最大峰和两个次大峰位置，利用二次插值算法估计所述短突发信号的频率和频率变化率。
[0006]在其中一个实施例中，还包括：获取所述多相关器组的本地扩频码为：其中，为多相关器组中多相器的序号，表示时间，为光速，为1码片的时间长度；通过多相关器组将所述本地扩频码与所述短突发信号进行相干积分，得到所述本地扩频码与所述短突发信号的相关值信号为：其中，l为相关积分的段数，为时间。
[0007]在其中一个实施例中，还包括：获取预设的非相干积分次数N
nc
；根据所述预设的非相干积分次数N
nc
对所述相关值信号进行后积累，得到所述多相关器组在
‑
1~1码片的自相关函数曲线为：。
[0008]在其中一个实施例中，还包括：根据所述自相关函数曲线确定非相干积分值的最大值，进而确定相邻两个次大值分别为；通过非相干超前减滞后幅值法拟合估计码相位为：其中，d为所述多相关器组的码片间隔。
[0009]在其中一个实施例中，还包括：将所述准时通道对应的多组相关值信号的I支路信号和Q支路信号进行组合，结合粗捕获频率，得到复相关值表达式为：其中，为估计的码相位所对应的准时通道，表示准时通道所对应的自相关函数值，表示相干积分时间，表示待估计的信号载频与所述粗捕获频率的差值，表示相干积分起始时刻，表示所述短突发信号与本地载波的初相相位差，为正弦积分函数，为自然常数，为虚数符号。
[0010]在其中一个实施例中，还包括：根据所述复相关值表达式进行FFT运算，并对FFT结果求取包络值，确定最大峰和两个次大峰位置，根据所述最大峰和两个次大峰位置利用二次插值拟合方法得到估计频率为：其中，为包络最大值对应的频率值，为引导FFT的频率分辨率，为最大包络值，和为最大包络值左右两边的次大包络值；
根据不同时间下的估计频率线性拟合得到频率变化率。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：当所述最大峰对应第一次频率搜索时，所述短突发信号的估计频率为：。
[0012]在其中一个实施例中，还包括：当所述最大峰对应最后一次频率搜索时，所述短突发信号的估计频率为：。
[0013]在其中一个实施例中，还包括：所述引导FFT的频率分辨率满足：其中，为采样频率，为FFT的点长。
[0014]在其中一个实施例中，还包括：根据所述最大峰和所述次大峰对应的FFT结果，估计所述短突发信号载波和本地载波的相位差。
[0015]上述高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法，对卫星导航定位系统高动态条件下的短突发信号进行粗捕获后，采用多相关器的方式，采用码片间隔的相关器，共2N组，搜索范围
‑
1~+1码片，对码相位进行估计；对载波频率相位采用FFT算法，根据最大峰和两个次大峰位置利用二次插值拟合方法估计频率，再根据不同时间下的估计频率线性拟合频率变化率，提高了运算效率，这种方法可以在信号持续时间较短时就能实现信号频率和码相位的估计，可用于高动态短突发信号的精确引导，完成信号数据频率和码相位的进一步精估计，压缩频率和码相位的范围，为下一步跟踪做准备。
附图说明
[0016]图1为一个实施例中高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法的流程示意图；图2为一个具体实施例中高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法的算法示意图；图3为一个具体实施例中短突发信号高精度引导方法的码自相关函数示意图；图4为一个具体实施例中短突发信号高精度引导方法的码相位估计多相关器仿真图；图5为一个具体实施例中短突发信号高精度引导方法的码相位估计拟合结果图。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法，包括以下步骤：卫星导航信号的捕获目的在于确定所接收信号的载波频率和码相位的估计值。本专利技术在对短突发信号进行粗捕获后，通过本专利技术所提方法，对高动态短突发信号进行高精度引导，得到精度值更高的载波频率和码相位的估计值。
[0019]步骤102，对卫星导航定位系统高动态条件下的短突发信号进行粗捕获后，通过多相关器组将本地扩频码与短突发信号进行相干积分，得到本地扩频码与短突发信号的相关值信号。
[0020]短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高动态短突发信号的多相关器组高精度引导方法，其特征在于，所述方法包括：对卫星导航定位系统高动态条件下的短突发信号进行粗捕获后，通过多相关器组将本地扩频码与所述短突发信号进行相干积分，得到所述本地扩频码与所述短突发信号的相关值信号；所述多相关器组以码片为间隔，共2N组，搜索范围为
‑
1~+1码片；根据预设的非相干积分次数对所述相关值信号进行后积累，得到所述多相关器组在
‑
1~1码片的自相关函数曲线；根据所述自相关函数曲线确定非相干积分值的最大值和相邻两个次大值，通过非相干超前减滞后幅值法拟合估计码相位，并确定准时通道；将所述准时通道对应的多组相关值信号的I支路信号和Q支路信号进行组合，结合粗捕获频率，得到复相关值表达式；根据所述复相关值表达式进行FFT运算，并对FFT结果求取包络值，确定最大峰和两个次大峰位置，利用二次插值算法估计所述短突发信号的频率和频率变化率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过多相关器组将本地扩频码与所述短突发信号进行相干积分，得到所述本地扩频码与所述短突发信号的相关值信号，包括：获取所述多相关器组的本地扩频码为：其中，为多相关器组中多相器的序号，表示时间，为光速，为1码片的时间长度；通过多相关器组将所述本地扩频码与所述短突发信号进行相干积分，得到所述本地扩频码与所述短突发信号的相关值信号为：其中，l为相关积分的段数，为时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预设的非相干积分次数对所述相关值信号进行后积累，得到所述多相关器组在
‑
1~1码片的自相关函数曲线，包括：获取预设的非相干积分次数N
nc
；根据所述预设的非相干积分次数N
nc
对所述相关值信号进行后积累，得到所述多相关器组在
‑
1~1码片的自相关函数曲线为：。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述自相关函数曲线确定非相干积分值的最大值和相邻两个次大值，通过非相干超前减滞后幅值法拟合估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新明，侯林源，李井源，李峥嵘，张鹏程，刘增军，张可，王思鑫，赵雄，周蓉，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：