本发明专利技术提供的是一种中短波扩跳频无线电导航系统伪距观测量提取方法。（１）跳频码测距观测量的提取；（２）直扩码测距观测量的提取：先提取直扩码测距观测量的小数部分，即先从直扩捕获模块中提取半个直扩码片长度量级的伪距观测量，再从直扩跟踪模块中提取小于半个直扩码片长度的伪距观测量；（３）载波相位观测量的提取：先从载波跟踪模块中提取不足整周期的载波相位观测量，再计算载波相位整周模糊度。本发明专利技术能够实现载波整周模糊度的实时解算和高精度伪距观测量的快速提取。本观测量提取方法可以有效提高中短波扩跳频无线电导航系统的整体效能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是扩跳频无线电导航领域，具体涉及一种中短波扩跳频无线电导航 系统伪距观测量的提取方法。
技术介绍
扩跳频技术，又称FH/DS混合扩频技术。它综合了直扩技术和跳频技术的优点，相 比单纯的直扩技术，跳扩频技术能显著提高系统的处理增益，有效地克服“远近效应”，可以 大大提高无线电导航系统的抗干扰、抗截获和抗摧毁的能力。因此将扩跳频技术应用于无 线电导航系统具有广阔的应用前景和重要的战略意义。扩频无线电导航系统接收机实现高精度动态定位的关键在于实时解算载波相位 的整周模糊度，获得载波相位测距观测量。在直接序列扩频无线电导航领域，现有专利文件 《中短波扩频无线电导航系统距离差观测量提取方法》(申请号=200810063839. 4)中，提出 了一种适用于单频直扩无线电导航系统的距离差观测量提取方法，分别提取直扩码测距观 测量和不满整周期的载波相位观测量，利用直扩码测距观测量解算载波相位整周模糊度， 得到准确的载波相位测距观测量。该方法能够实时解算整周模糊度，满足高精度动态定位 要求。但是，扩跳频系统中载波频率不断跳变，带来了载波相位不连续、载波多普勒频移 跳变等问题，使得扩跳频无线电导航系统提取载波相位观测量的难度大大增加。包括上述 方法在内的现有观测量提取方法都不能克服这些问题，无法推广到扩跳频无线电导航领 域。目前尚未有针对扩跳频体制无线电导航伪距观测量提取方法的研究成果。所以，研究中短波扩跳频无线电导航系统观测量提取方法的首要任务是消除载波 频率跳变对伪距观测量提取的影响；其次任务是实现载波相位整周模糊度的实时解算和高 精度伪距观测量的快速提取，以满足动态定位的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能消除载波频率跳变对观测量提取的影响，实时解算 载波整周模糊度，快速提取高精度的伪距观测量，实现高精度动态定位的中短波扩跳频无 线电导航系统伪距观测量提取方法。本专利技术的目的是这样实现的1、跳频码测距观测量的提取从跳频捕获模块中提取半个跳频码片长度量级的伪 距观测量，再从跳频跟踪模块中提取小于半个跳频码片长度大于半个直扩码片长度的伪距 观测量。跳频捕获模块采用能量检测法检测信号所在频点，再采用滑动相关法捕获跳频 码。本地产生的跳频码进行每次半个码片的滑动，再与接收到的跳频码做相关运算，若经过 k次滑动，相关结果超过了判决门限值，这说明此时本地跳频码与接收到的跳频码大致对 齐；由k的值，结合跳频码片长度、接收机处理速度等参数，即可计算出跳频捕获模块提供4的伪距观测量dfhacquisition0完成了半个跳频码片量级的伪距观测量的提取后，再从跳频跟踪模块中提取小于 半个跳频码片量级的伪距观测量；跳频跟踪模块采用延迟锁定环结构，由环路滤波器的输 出，再结合跳频码片长度、接收机处理速度等参数就可以计算出跳频跟踪模块提供的伪距观测量dfh—te_。将跳频跟踪模块提取的伪距观测量与跳频捕获模块提取的半个码片量级的伪距 观测量相加就得到了跳频码相位测量的伪距观测量dft Cifh 一 dfh_acquisition+dfh_trace2、直扩码测距观测量的提取先提取直扩码测距观测量的小数部分，即先从直扩 捕获模块中提取半个直扩码片长度量级的伪距观测量，再从直扩跟踪模块中提取小于半个 直扩码片长度的伪距观测量。为加快直扩码测距观测量提取速度，利用跳频码测距观测量dft进行直扩捕获预 测本地跳频码作一定移位后才能实现跳频码捕获，则本地直扩码要作同样的移位也能实 现直扩码捕获；但是跳频码测距有较大误差，所以直扩码滑动同样的距离后的位置就是预 测的捕获位置，预测的误差就是跳频码测距的测距误差；利用直扩码的周期性，可以简化这 一滑动过程，跳频码测距观测量为dfh，则预测的直扩码位移量Hlpredi。一为^predictim= ^-'Tds/Tc ds式中C为光速；Tds为直扩码周期；T。ds为直扩码片长度。在直扩码捕获模块中，本地直扩码滑动mpredi。ti。n个码片后达到预测位置；达到预 测位置后，不一定能立即实现捕获，因为跳频码测距存在误差，导致预测位置与真实捕获位 置之间存在误差，真实捕获位置在以预测位置为中心，左右最大半径为1/4跳频码片长度 的范围内；设置两条直扩码并行滑动捕获支路，在计算得到预测位置后，两并行滑动捕获支 路从预测位置开始，分别向左右两方向同时进行滑动搜索，每个滑动搜索支路最多需要搜 索1/4个跳频码片长度的范围；相比于传统的在全部直扩码周期范围内进行搜索的方法， 明显缩短了提取直扩码测距观测量的时间。利用mpredi。ti。n再结合直扩码滑动次数和直扩码 片长度等参数就可以计算出直扩码捕获模块提供的伪距观测量dds a_siti。n。直扩跟踪模块采用了双相干值组合并行直扩序列跟踪结构；根据直扩码跟踪模块 的回路滤波器的输出，结合接收机信号处理时钟频率和直扩码片长度等参数，可以计算出 从直扩跟踪模块中提取小于半个直扩码片量级的伪距观测量dds te_。将直扩跟踪模块提取的伪距观测量与直扩捕获模块提取的半个码片量级的伪距 观测量相加就得到了直扩码测距观测量dds dds dds_acquisition+dds_trace3、载波相位观测量的提取先从载波跟踪模块中提取不足整周期的载波相位观测 量，再计算载波相位整周模糊度。载波跟踪模块采用科斯塔斯环路来实现对载波的跟踪；科斯塔斯环路中的环路 滤波器的输出表示本地载波与接收到的载波间的相位差。利用环路滤波器的输出，结合 实时的载波周期T。a iCT和接收机处理速度等参数可以计算出载波相位观测量的小数部分dcarrier_fraction ° 然后计算载波相位测距观测量的整周模糊度部分。先对直扩码测距观测量dds进 行平均处理，减少直扩跟踪环路输出抖动的影响，然后利用平均后的直扩码测距观测量来 计算载波相位整周模糊度的估计值n。a iCT ；因为直扩码测距的精度较低，所以n。a iCT不是准 确的整周模糊度。由于中短波的波长较长，加上本专利技术中采用的双相干值组合并行直扩码 跟踪结构的跟踪精度比传统结构更高，可以确保直扩码测距的误差在半个载波周期以内， 所以直扩序列的整周模糊度存在n。miCT-l、n。miCT、n。miCT+l三种可能值，所以对应的载波相 位测距观测量d。a iCT也存在三种可能值 将这三组可能的观测值与直扩码测距观测量dds进行比较，这三个可能值中与dds 最为接近的一个d。a iCT就是准确的载波相位测距观测量。本专利技术的特点主要体现在首先，最大化消除载波频率跳变对伪距观测量提取的影响。载波频率跳变对伪距 观测量提取的影响主要表现在载波相位不连续和多普勒频移跳变等问题上，克服这些问题 的措施有为保证载波相位连续性，在设计各个跳频频点频率时采取优化的设计方式设跳 频码码片长度为T。—ft，即跳频时隙为T。—ft，则跳频频率ffh = 1/T。—fh，只要各个频点的频率为 fft的整数倍，则各个频点上的载波周期个数为整数个，同时规定跳频频率合成器产生各频 点载波时，都从同一相位起始，如都从零相位起始，就可以保证即使载波频率在各个频点间 跳变，载波相位也是连续的；设计跳频频率时，先根据带宽、抗干扰和抗破解等各方面要求， 确定各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中短波扩跳频无线电导航系统伪距观测量提取方法，其特征是：（１）、跳频码测距观测量的提取：从跳频捕获模块中提取半个跳频码片长度量级的伪距观测量ｄ↓［ｆｈ＿ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ］，再从跳频跟踪模块中提取小于半个跳频码片长度大于半个直扩码片长度的伪距观测量ｄ↓［ｆｈ＿ｔｒａｃｅ］，将跳频跟踪模块提取的伪距观测量与跳频捕获模块提取的半个码片量级的伪距观测量相加就得到了跳频码相位测量的伪距观测量ｄ↓［ｆｈ］；（２）、直扩码测距观测量的提取：先提取直扩码测距观测量的小数部分，即先从直扩捕获模块中提取半个直扩码片长度量级的伪距观测量，再从直扩跟踪模块中提取小于半个直扩码片长度的伪距观测量；（３）、载波相位观测量的提取：先从载波跟踪模块中提取不足整周期的载波相位观测量，再计算载波相位整周模糊度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈锋，吴述敏，刘丹，杨鸣宇，李洲，李颖，王天华，孙丽丽，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93
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