【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星扩频信号捕获，具体属于一种基于奇异值分解的窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法。
技术介绍
1、随着全球导航卫星系统(gnss)的蓬勃发展，很多国家陆续建立了自己的卫星导航系统，使得有限的频谱资源更加紧缺。在此背景下，欧洲空间局提出二进制偏移载波(boc)信号及其衍生信号用于缓解频带拥挤。时分复用二进制偏移载波(tmboc)就是一种boc衍生信号，在gps l1c信号中得到广泛应用。此外，在gnss通信中，由于卫星与接收机之间传播路径较远，接收机收到的信号经常包含各类干扰，最常见的就是窄带干扰。当干扰较强时，系统的捕获性能大大降低，因此在对信号进行捕获时首先要完成干扰抑制。
2、目前针对窄带干扰抑制主要有变换域和时域两种方法，其中奇异值分解作为一种时域抑制方法研究热度较高，但是该算法的重难点在于如何确定干扰信号的奇异值阶数。阶数选取过小或过大会导致窄带干扰抑制不彻底或者损伤有用信号。文献“基于emd-psd的oltc振动信号特征提取方法”提出利用奇异熵指标来选取干扰信号对应的奇异值阶数，文献“强背景噪声振动信号中滚动轴承故障冲击特征提取”引入差分谱理论来确定有用信号分量的个数，但这些算法在干扰环境较复杂时缺乏稳定性。关于tmboc信号捕获部分，文献“并行码相位结合分形重构的tmboc调制信号捕获算法”提出采用分形重构算法实现无模糊捕获，但是该算法实现较复杂，文献“mboc信号非相干联合捕获性能分析”利用导频和数据双通道联合捕获的方法提高了算法的捕获精度，但是运算量较大。
3、本专利技术
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法及设备。本专利技术的技术方案如下：
2、一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其包括以下步骤：
3、对接收的含有窄带干扰的时分复用二进制偏移载波tmboc信号作下变频、模数转换和离散采样；
4、构建hankel矩阵h；然后对矩阵h作奇异值分解，利用赤池信息量aic准则确定干扰信号的奇异值阶数，将干扰信号对应的奇异值置零处理，完成有用信号的重构实现窄带干扰抑制；
5、将干扰抑制后的信号分为x段长度为p点的序列，并对本地伪码序列作相同处理，利用部分匹配滤波器(pmf)依次完成x段信号序列和本地伪码序列的相关运算；
6、对x个相关输出作全相位傅里叶变换(apfft)运算，取运算结果模值的平方作功率谱累积平均；
7、最后将最大值与预设门限对比，若超过阈值，则捕获成功，进入跟踪阶段；若未超过，则滑动组合伪随机码，继续上述操作直至伪随机码(pn码)的码相位对齐。
8、进一步的，所述tmboc信号具有如下特征：r(t)＝s(t)+j(t)+n(t)，式中s(t)是接收到的tmboc信号，r(t)表示接收机收到的信号，s(t)＝stmboc(t)·cos[2π(fc+fd)t]；j(t)是窄带干扰信号，n(t)是均值为0，方差为σ2的高斯白噪声，fc表示中频频率，fd表示多普勒频偏，stmboc表示tmboc基带信号，ai表示扩频码序列，且ai＝±1，表示长度为伪码宽度tc的矩形脉冲序列，sctmboc(t)表示tmboc信号的子载波。m表示窄带干扰的个数，am、ωm、θm分别表示第m个窄带干扰的幅值、角频率和随机相位。
9、进一步的，所述对接收信号进行下变频、模数转换后的信号模型为：
10、r(n)＝s(n)+j(n)+n(n) (1)
11、s(n)＝stmboc(nts)·exp[j(2π·fd·nts)] (2)
12、式中，ts表示采样间隔，即采样信号的周期。
13、进一步的，所述构建hankel矩阵h；然后对矩阵h作奇异值分解，具体包括：
14、对接收信号r(n)进行hankel矩阵构建可表示为：
15、
16、式中，n表示采样点数，p+q-1＝n，p≥q，对构造的hankel矩阵作奇异值分解：
17、h＝uσvt (4)
18、式中，u∈rp×p、v∈rq×q、σ∈rp×q，矩阵u和矩阵v二者均为正交矩阵,矩阵σ是由矩阵h的奇异值构成的对角矩阵，可以表示为：
19、
20、式中，σi表示矩阵h的奇异值，且σ1≥σ2≥…≥σr；r表示矩阵h的秩；0表示零矩阵。
21、进一步的，通过使aic目标函数最小化，实现信源数的自适应判定：
22、
23、
24、式中，表示aic目标函数；k1表示干扰信号对应的奇异值阶数；l表示对应的似然函数；σi表示第i个奇异值；当式(10)取最小值时，可以确定k1的值；将前k1个奇异值置零处理，完成有用信号的重构，即从而得到干扰抑制后的信号矩阵h2。
25、进一步的，所述将干扰抑制后的信号分为x段长度为p点的序列，并对本地伪码序列作相同处理，利用pmf依次完成x段信号序列和本地伪码序列的相关运算，对x个相关输出作apfft运算，具体包括：
26、其中全相位预傅里叶变换为：对于信号长度为n的离散序列中的一点x(0)，共有n个向量包含该点，将这n个向量表示为矩阵g：
27、
28、对矩阵g的每行向量进行循环移位，使每行的中心采样数据x(0)都移到首列对齐：
29、
30、将矩阵g′中每列元素对应相加并归一化，得到归一化全相位数据向量：
31、
32、对向量xap作fft运算，即可得到apfft的运算结果xap(k)。
33、进一步的，在运用pmf-apfft算法进行捕获时，首先将长度为n的信号序列平均分为x段，其中每段包含p个点，p＝n/x，本地伪码序列也进行同样的分段操作；然后对信号序列的前p个点与本地伪码序列的前p个点作相关运算并累加，得到第一个pmf过程输出；又分别取信号序列和本地伪码序列第p+1到2p个点作相关并累加，得到第二个pmf过程输出；依此类推，直至获得x个匹配滤波器的相关累加结果。
34、一种电子设备，其包括存储器、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，其所述处理器执行所述程序时实现如任一项所述窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法。
35、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其所述计算机程序被处理器执行时实现如任一项所述窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法。
36、一种计算机程序产品，包括计算机程序，其所述计算机程序被处理器执行时实现如任一项所述窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法。
37、本专利技术的优点及有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，所述TMBOC信号具有如下特征：r(t)＝s(t)+J(t)+N(t)，式中s(t)是接收到的TMBOC信号，r(t)表示接收机收到的信号，s(t)＝STMBOC(t)·cos[2π(fc+fd)t]；J(t)是窄带干扰信号，N(t)是均值为0，方差为σ2的高斯白噪声，fc表示中频频率，fd表示多普勒频偏，STMBOC表示TMBOC基带信号，ai表示扩频码序列，且ai＝±1，表示长度为伪码宽度Tc的矩形脉冲序列，scTMBOC(t)表示TMBOC信号的子载波。M表示窄带干扰的个数，Am、ωm、θm分别表示第m个窄带干扰的幅值、角频率和随机相位。
3.根据权利要求2所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，所述对接收信号进行下变频、模数转换后的信号模型为：
4.根据权利要求3所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，所述构建Hankel矩阵H；然后对矩阵
5.根据权利要求4所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，通过使AIC目标函数最小化，实现信源数的自适应判定：
6.根据权利要求1所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，所述将干扰抑制后的信号分为X段长度为P点的序列，并对本地伪码序列作相同处理，利用PMF依次完成X段信号序列和本地伪码序列的相关运算，对X个相关输出作apFFT运算，具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法，其特征在于，在运用PMF-apFFT算法进行捕获时，首先将长度为N的信号序列平均分为X段，其中每段包含P个点，P＝N/X，本地伪码序列也进行同样的分段操作；然后对信号序列的前P个点与本地伪码序列的前P个点作相关运算并累加，得到第一个PMF过程输出；又分别取信号序列和本地伪码序列第P+1到2P个点作相关并累加，得到第二个PMF过程输出；依此类推，直至获得X个匹配滤波器的相关累加结果。
8.一种电子设备，其特征在于，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述窄带干扰环境下TMBOC信号的捕获方法。
...【技术特征摘要】
1.一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其特征在于，所述tmboc信号具有如下特征：r(t)＝s(t)+j(t)+n(t)，式中s(t)是接收到的tmboc信号，r(t)表示接收机收到的信号，s(t)＝stmboc(t)·cos[2π(fc+fd)t]；j(t)是窄带干扰信号，n(t)是均值为0，方差为σ2的高斯白噪声，fc表示中频频率，fd表示多普勒频偏，stmboc表示tmboc基带信号，ai表示扩频码序列，且ai＝±1，表示长度为伪码宽度tc的矩形脉冲序列，sctmboc(t)表示tmboc信号的子载波。m表示窄带干扰的个数，am、ωm、θm分别表示第m个窄带干扰的幅值、角频率和随机相位。
3.根据权利要求2所述的一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其特征在于，所述对接收信号进行下变频、模数转换后的信号模型为：
4.根据权利要求3所述的一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其特征在于，所述构建hankel矩阵h；然后对矩阵h作奇异值分解，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种窄带干扰环境下tmboc信号的捕获方法，其特征在于，通过使aic目标函数最小化，实现信源数的自适应判定：
6.根据权利要求1所述的一种窄带干扰环境下tmboc信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：方蓉，张天骐，张慧芝，罗庆予，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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