【技术实现步骤摘要】
本申请涉及卫星导航，特别是涉及一种卫星导航信号doa参数估计方法。
技术介绍
1、卫星导航系统可以实现高精度导航、定位与授时服务，已在各行各业得到了广泛应用。但是由于导航信号非常微弱，在提供高精度服务时面临一些挑战，如微弱信号的接收处理和多径建模与抑制等。阵列天线gnss接收机通过阵列信号处理构造阵列波束形成器，可以实现抑制干扰、增强导航信号的功能，应用越来越广泛。利用阵列天线可以实现卫星导航信号doa参数的精确估计，具有重要的应用价值：首先，利用doa参数构造波束形成器可以提高导航信号信噪比，进而提高弱信号下的导航信号接收能力；其次，doa参数可以用于多径信号建模与抑制；进一步，doa参数可以实现接收机姿态估计。
2、然而，目前传统的doa估计方法包括三类：基于子空间分解的方法，如music算法、esprit算法等，该类算法虽然可以高精度的doa参数估计，但是存在计算量大、受阵列误差影响大等问题；基于稀疏恢复方法，如基于omp方法、基于稀疏贝叶斯方法等，该类方法需要已知目标个数，同时存在计算量大的问题；基于方向锁定环路的doa跟踪方法，该类方法计算量较小，但doa估计存在估计误差。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种卫星导航信号doa参数估计方法，该方法可以提高doa估计精度，并且显著降低计算复杂度。
2、一种卫星导航信号doa参数估计方法，所述方法包括：
3、获取阵列天线接收信号；对阵列天线接收信号进行射频前端处理，得
4、将数字中频阵列信号进行相关累加处理，得到相关值矢量；
5、将预先设置的角度范围离散化为多个网格，利用每个网格对应的离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱；
6、构建解卷积核函数，根据解卷积核函数和richardson-lucy方法对阵列方向图能量谱进行解卷积运算，得到空间分布谱；
7、利用空间分布谱对doa参数进行粗估计，得到doa粗估计结果；根据线性插值运算对doa粗估计结果进行插值处理，得到doa精估计值。
8、在其中一个实施例中，对阵列天线接收信号进行射频前端处理，得到数字中频阵列信号，包括：
9、对阵列天线接收信号进行射频前端处理，得到数字中频阵列信号为
10、；
11、其中，表示基带gnss信号，表示信号幅度，表示信号伪随机噪声码，表示gnss信号传输时延，表示基带信号频率，表示基带信号相位，表示噪声矢量，表示均匀线阵的阵列导向矢量，表示gnss信号入射方向角，表示信号波长，表示阵元间距。
12、在其中一个实施例中，将数字中频阵列信号进行相关累加处理，得到相关值矢量，包括：
13、将数字中频阵列信号进行相关累加处理，得到相关值矢量为
14、；
15、其中，表示本地复制伪码信号，,和分别表示伪码时延、多普勒频率和载波相位估计值，表示卫星导航信号相关累加值，表示码相位估计误差，表示相关累加后的噪声分量。
16、在其中一个实施例中，将预先设置的角度范围离散化为多个网格，利用每个网格对应的离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱，包括：
17、将预先设置的角度范围[-90°，90°]离散化为个网格，离散间隔为，第个网格对应的角度值为，针对每一个离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱为
18、；
19、其中，表示卫星导航信号相关累加值，表示码相位估计误差，表示均匀线阵的阵列导向矢量，表示gnss信号入射方向角，表示信号波长，表示阵元间距，表示阵元个数。
20、在其中一个实施例中，构建解卷积核函数的过程包括：
21、将阵列方向图能量谱改写为函数为
22、；
23、其中，，表示sinc函数，表示卫星导航信号相关累加值，表示码相位估计误差，表示信号波长，表示阵元间距，表示阵元个数；
24、根据函数构建波束方向图能量谱为
25、；
26、从波束方向图能量谱中分解构造解卷积核函数为
27、。
28、在其中一个实施例中，根据解卷积核函数和richardson-lucy方法对阵列方向图能量谱进行解卷积运算，得到空间分布谱，包括：
29、根据解卷积核函数将波束方向图能量谱表示为核函数的卷积形式为
30、；
31、其中，表示目标空间分布谱；
32、采用richardson-lucy方法对波束方向图能量谱进行迭代反卷积处理，得到空间分布谱。
33、在其中一个实施例中，利用空间分布谱对doa参数进行粗估计，得到doa粗估计结果，包括：
34、利用空间分布谱对doa参数进行粗估计，得到doa粗估计结果为
35、；
36、；
37、其中，表示最大值幅度，表示最大值对应的索引值，表示空间分布谱，为离散间隔。
38、在其中一个实施例中，根据线性插值运算对doa粗估计结果进行插值处理，得到doa精估计值，包括：
39、选取与最大值相邻的次大值对应的索引值和幅度分别为和，则次大值对应的角度值为，根据线性插值运算对doa粗估计结果进行插值处理，得到doa精估计值为
40、。
41、上述一种卫星导航信号doa参数估计方法，本申请首先将数字中频阵列信号进行相关累加处理，显著提高信号的信噪比，可以有效提高doa估计精度，再将预先设置的角度范围离散化为多个网格，利用每个网格对应的离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱，进而构建解卷积核函数，根据解卷积核函数和richardson-lucy方法对阵列方向图能量谱进行解卷积运算，得到导航信号空间分布谱，最后利用空间分布谱对doa参数进行粗估计，得到doa粗估计结果；利用doa粗估计值两侧的次大值进行线性插值处理，得到doa精估计值，线性插值运算可以对离散的空间分布谱进行更加精确的拟合，从而实现更精确的估计。本专利技术可以显著降低了计算复杂度，大大提高了doa参数估计准确率，实现在快拍数较少、阵元数较少的条件下均可以实现高精度doa参数估计。
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1.一种卫星导航信号DOA参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述阵列天线接收信号进行射频前端处理，得到数字中频阵列信号，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述数字中频阵列信号进行相关累加处理，得到相关值矢量，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将预先设置的角度范围离散化为多个网格，利用每个网格对应的离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建解卷积核函数的过程包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述解卷积核函数和Richardson-Lucy方法对所述阵列方向图能量谱进行解卷积运算，得到空间分布谱，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述空间分布谱对DOA参数进行粗估计，得到DOA粗估计结果，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据线性插值运算对所述DOA粗估计结果进行插值处理，得到D
...【技术特征摘要】
1.一种卫星导航信号doa参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述阵列天线接收信号进行射频前端处理，得到数字中频阵列信号，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述数字中频阵列信号进行相关累加处理，得到相关值矢量，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将预先设置的角度范围离散化为多个网格，利用每个网格对应的离散角度分别构造阵列导向矢量后与相关值矢量进行相乘得到阵列方向图能量谱，包括：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：吴健，唐小妹，林红磊，倪少杰，黄龙，刘哲，肖志斌，
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：
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