一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法技术

本发明专利技术公开一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法

【技术实现步骤摘要】
一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及卫星导航信号处理领域，特别是涉及一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]全球卫星导航系统（
Global Navigation Satellite System
，
GNSS
）在全球范围内为军事与民用用户提供的卫星导航定位系统
。
中国的北斗系统已经广泛应用于交通运输
、
公共安全
、
气象预报
、
电力调度
、
通信联络等多个领域，为社会生活和经济发展提供了巨大的帮助
。
[0003]由于码分多址系统（
CodeDivisionMultipleAccess
，
CDMA
）所有信源公用相同的载波频率和信道时间，所以来自所有可能的信号源的信号无可避免地在接收机的天线处混合在一起，接收机在上电伊始对当前天线接收到的信号来自哪些信号源一无所知
。
这个问题在卫星导航接收机系统中尤其重要，因为接收机只能接收处于天线视距可见的天空中的卫星信号，当卫星运行到地球背面的时候接收机不可能接收到其发射的信号
。
而只有知道了目前接收的信号来自那些卫星之后，接收机才能对其进行跟踪并解码
。
从这个意义来说，捕获是北斗接收机在进行后续信号处理之前必须完成的一步
。
伪随机码的引入使信号频谱展宽，相应地信号的功率就可以降到很低的水平
。
由于北斗导航卫星和地面之间的距离超过2万千米以上，导致巨大的路径损失，接收到的信号电平往往要比背景噪声电平还要低很多，通俗地说，就是信号被噪声“湮没”。
在这种情况下，就必须通过信号捕获将微弱信号从噪声中提取出来
。
根据
CDMA
信号的特点，必须利用伪随机码的强自相关性才能实现信号的跟踪和数据的解调
。
但前提是必须先找到正确的伪随机码相位才能利用其强自相关函数，而接收机上电时刻的随机性决定了其接收到的信号的相位随机性
。
所以必须由信号捕获告知某信号的伪随机码相位，只有在找到了正确的伪码相位并得到自相关函数的尖峰，才能知道接收到的信号中包含该伪码调制的信号
。
[0004]在当前几种主要的卫星导航系统中，虽然导航信号中载波调制的可能不同但几乎全部的测距信号均采用伪随机码
+
导航电文的方式，
GPS、Galileo
和北斗三号卫星导航系统均是码分多址系统
。
现代化导航信号使用了
BOC
和
MBOC
调制方式，例如
Galileo E1
信号
、GPS L1C
信号
、
北斗
B1C
信号等，使得信号的同步与传统信号的同步存在着较大差异而且新型调制方式带来了传统信号同步所没有的捕获模糊性问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法
、
系统及设备，能够快速准确的实现新体制北斗信号无模糊度的捕获
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，所述方法包括：
[0008]获取待捕获的采样信号，得到数字中频信号；所述采样信号包括：北斗
B1C
信号；
[0009]对所述数字中频信号进行信号处理，得到处理采样信号；所述信号处理包括：数字正交下变频处理以及数据折叠预处理；
[0010]确定本地不同相位的改进导频分量相关系数；所述改进导频分量相关系数是根据本地导频分量测距码和数据分量子载波调制的信号相位确定的；
[0011]根据所述处理采样信号和短时匹配滤波器系数，进行频域范围内的自相关函数运算，再进行
FFT
运算，得到多个运算结果；所述短时匹配滤波器系数是根据所述改进导频分量相关系数确定的；
[0012]基于卫星导航信号三维捕获原理，根据多个所述运算结果进行重构相关计算，得到无模糊度三维结果；所述无模糊度三维结果包括多个计算结果；
[0013]对多个所述计算结果进行数值比较，确定计算结果最大值；
[0014]判断所述计算结果最大值是否不小于设定门限阈值；
[0015]若是，则信号捕获完成；
[0016]若否，则调整所述改进导频分量相关系数的相位，并返回“根据所述处理采样信号和短时匹配滤波器系数，进行频域范围内的自相关函数运算，得到多个运算结果”步骤
。
[0017]可选地，对所述数字中频信号进行信号处理，得到处理采样信号，具体包括：
[0018]对所述数字中频信号进行数字正交下变频，得到变频信号；
[0019]采用低通滤波器对所述变频信号进行高频分量去除处理，得到处理信号；
[0020]对所述处理信号进行数据折叠预处理，得到处理采样信号
。
[0021]可选地，所述数据折叠预处理的计算公式，具体包括：
[0022]；
[0023]；
[0024]其中，为同相支路低通滤波数据折叠后数据；为数据折叠个数；为折叠倍数；为匹配滤波器长度；为正交支路低通滤波数据折叠后数据；为采样信号的采样周期，为采样时间长度的样点数；为同相支路数字下变频后数据；为正交支路数字下变频后数据；为取值为0到的数值
。
[0025]可选地，选择本地不同相位的改进导频分量相关系数作为所述短时匹配滤波器系数
。
[0026]可选地，基于卫星导航信号三维捕获原理，根据多个所述运算结果进行重构相关计算，得到无模糊度三维结果，具体包括：
[0027]根据多个所述运算结果确定相关函数模糊度消除辅助函数；
[0028]基于卫星导航信号三维捕获原理，根据所述相关函数模糊度消除辅助函数确定重构相关函数，并进行重构相关计算，得到无模糊度三维结果
。
[0029]可选地，所述相关函数模糊度消除辅助函数的表达式为：
[0030]；
[0031]其中，为导频分量的子载波和测距码所调制的
BOC
函数；为导频分量的测距码调制函数；为测距码偏移；为相关函数模糊度消除辅助函数
。
[0032]可选地，所述重构相关函数的表达式为：
[0033]；
[0034]其中，为重构的归一化相关函数；为基带函数与导频分量的测距码采用
BOC
调制的归一化互相关函数；为基带信号；为相关函数模糊度消除辅助函数；为测距码偏移
。
[0035]一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获系统，所述系统包括：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，其特征在于，所述方法包括：获取待捕获的采样信号，得到数字中频信号；所述采样信号包括：北斗
B1C
信号；对所述数字中频信号进行信号处理，得到处理采样信号；所述信号处理包括：数字正交下变频处理以及数据折叠预处理；确定本地不同相位的改进导频分量相关系数；所述改进导频分量相关系数是根据本地导频分量测距码和数据分量子载波调制的信号相位确定的；根据所述处理采样信号和短时匹配滤波器系数，进行频域范围内的自相关函数运算，再进行
FFT
运算，得到多个运算结果；所述短时匹配滤波器系数是根据所述改进导频分量相关系数确定的；基于卫星导航信号三维捕获原理，根据多个所述运算结果进行重构相关计算，得到无模糊度三维结果；所述无模糊度三维结果包括多个计算结果；对多个所述计算结果进行数值比较，确定计算结果最大值；判断所述计算结果最大值是否不小于设定门限阈值；若是，则信号捕获完成；若否，则调整所述改进导频分量相关系数的相位，并返回“根据所述处理采样信号和短时匹配滤波器系数，进行频域范围内的自相关函数运算，得到多个运算结果”步骤
。2.
根据权利要求1所述的新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，其特征在于，对所述数字中频信号进行信号处理，得到处理采样信号，具体包括：对所述数字中频信号进行数字正交下变频，得到变频信号；采用低通滤波器对所述变频信号进行高频分量去除处理，得到处理信号；对所述处理信号进行数据折叠预处理，得到处理采样信号
。3.
根据权利要求2所述的新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，其特征在于，所述数据折叠预处理的计算公式，具体包括：；；其中，为同相支路低通滤波数据折叠后数据；为数据折叠个数；为折叠倍数；为匹配滤波器长度；为正交支路低通滤波数据折叠后数据；为采样信号的采样周期，为采样时间长度的样点数；为同相支路数字下变频后数据；为正交支路数字下变频后数据；为取值为0到的数值
。4.
根据权利要求1所述的新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，其特征在于，选择本地不同相位的改进导频分量相关系数作为所述短时匹配滤波器系数
。5.
根据权利要求1所述的新体制北斗信号无模糊度快速捕获方法，其特征在于，基于卫星导航信号三维捕获原理，根据多个所述运算结果进行重构相关计算，得到无模糊度三维
结果，具体包括：根据多个所述运算结果确定相关函数模糊度消除辅助函数；基于卫星导航信号三维捕获原理，根据所述相关函数模糊度消除辅助函数确定重构相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，樊易升，金志威，范毓洋，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：