一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法技術

本申請涉及一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法。所述方法包括：對衛星導航定位系統高動態條件下的短突發信號進行粗捕獲后，采用多相關器的方式，采用碼片間隔的相關器，共2N組，搜索范圍

【技術實現步驟摘要】
一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法


[0001]本申請涉及衛星導航
，特別是涉及一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法。

技術介紹

[0002]我國自主建設的北斗衛星導航定位系統兼具衛星無線電定位業務（Radio Determination Satellite Service, RDSS）和衛星無線電導航業務（Radio Navigation Satellite Service, RNSS）。RDSS是其中的重要組成部分，其工作原理為，主控站通過多顆GEO衛星向各類RDSS用戶機廣播出站信號，用戶機通過GEO衛星向主控站發送入站信號。主控站接收入站信號后，進行信息解調、偽距計算和定位解算，然后再將定位結果返回給用戶機。入站信號是典型的短突發信號，其高精度快速捕獲并引導是影響地面段用戶可獲得的服務質量的主要因素。
[0003]特別是針對高動態用戶，如機載用戶機、彈載用戶機等，入站短突發信號的精準快速捕獲是提高用戶服務性能的必要條件。通常衛星導航信號的捕獲若采用串行捕獲算法，存在速度慢、耗時長的問題；若采用并行捕獲算法需要較大的運算量。入站短突發信號擴頻碼持續時間短、入站數量多、入站時刻隨機性強，這決定了入站捕獲需要精準快速完成，不能如同一般導航信號進行長時間的捕獲。為了滿足短突發入站信號的精準快速捕獲、跟蹤要求，需要探索新的短突發信號高精度引導方法。

技術實現思路

[0004]基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠在對高動態條件下的短突發信號捕獲后，進行快速精準引導的高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法、裝置、計算機設備和存儲介質。
[0005]一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法，所述方法包括：對衛星導航定位系統高動態條件下的短突發信號進行粗捕獲后，通過多相關器組將本地擴頻碼與所述短突發信號進行相干積分，得到所述本地擴頻碼與所述短突發信號的相關值信號；所述多相關器組以碼片為間隔，共2N組，搜索范圍為
?
1~+1碼片；根據預設的非相干積分次數對所述相關值信號進行后積累，得到所述多相關器組在
?
1~1碼片的自相關函數曲線；根據所述自相關函數曲線確定非相干積分值的最大值和相鄰兩個次大值，通過非相干超前減滯后幅值法擬合估計碼相位，并確定準時通道；將所述準時通道對應的多組相關值信號的I支路信號和Q支路信號進行組合，結合粗捕獲頻率，得到復相關值表達式；根據所述復相關值表達式進行FFT運算，并對FFT結果求取包絡值，確定最大峰和兩個次大峰位置，利用二次插值算法估計所述短突發信號的頻率和頻率變化率。
[0006]在其中一個實施例中，還包括：獲取所述多相關器組的本地擴頻碼為：其中，為多相關器組中多相器的序號，表示時間，為光速，為1碼片的時間長度；通過多相關器組將所述本地擴頻碼與所述短突發信號進行相干積分，得到所述本地擴頻碼與所述短突發信號的相關值信號為：其中，l為相關積分的段數，為時間。
[0007]在其中一個實施例中，還包括：獲取預設的非相干積分次數N
nc
；根據所述預設的非相干積分次數N
nc
對所述相關值信號進行后積累，得到所述多相關器組在
?
1~1碼片的自相關函數曲線為：。
[0008]在其中一個實施例中，還包括：根據所述自相關函數曲線確定非相干積分值的最大值，進而確定相鄰兩個次大值分別為；通過非相干超前減滯后幅值法擬合估計碼相位為：其中，d為所述多相關器組的碼片間隔。
[0009]在其中一個實施例中，還包括：將所述準時通道對應的多組相關值信號的I支路信號和Q支路信號進行組合，結合粗捕獲頻率，得到復相關值表達式為：其中，為估計的碼相位所對應的準時通道，表示準時通道所對應的自相關函數值，表示相干積分時間，表示待估計的信號載頻與所述粗捕獲頻率的差值，表示相干積分起始時刻，表示所述短突發信號與本地載波的初相相位差，為正弦積分函數，為自然常數，為虛數符號。
[0010]在其中一個實施例中，還包括：根據所述復相關值表達式進行FFT運算，并對FFT結果求取包絡值，確定最大峰和兩個次大峰位置，根據所述最大峰和兩個次大峰位置利用二次插值擬合方法得到估計頻率為：其中，為包絡最大值對應的頻率值，為引導FFT的頻率分辨率，為最大包絡值，和為最大包絡值左右兩邊的次大包絡值；
根據不同時間下的估計頻率線性擬合得到頻率變化率。
[0011]在其中一個實施例中，還包括：當所述最大峰對應第一次頻率搜索時，所述短突發信號的估計頻率為：。
[0012]在其中一個實施例中，還包括：當所述最大峰對應最后一次頻率搜索時，所述短突發信號的估計頻率為：。
[0013]在其中一個實施例中，還包括：所述引導FFT的頻率分辨率滿足：其中，為采樣頻率，為FFT的點長。
[0014]在其中一個實施例中，還包括：根據所述最大峰和所述次大峰對應的FFT結果，估計所述短突發信號載波和本地載波的相位差。
[0015]上述高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法，對衛星導航定位系統高動態條件下的短突發信號進行粗捕獲后，采用多相關器的方式，采用碼片間隔的相關器，共2N組，搜索范圍
?
1~+1碼片，對碼相位進行估計；對載波頻率相位采用FFT算法，根據最大峰和兩個次大峰位置利用二次插值擬合方法估計頻率，再根據不同時間下的估計頻率線性擬合頻率變化率，提高了運算效率，這種方法可以在信號持續時間較短時就能實現信號頻率和碼相位的估計，可用于高動態短突發信號的精確引導，完成信號數據頻率和碼相位的進一步精估計，壓縮頻率和碼相位的范圍，為下一步跟蹤做準備。
附圖說明
[0016]圖1為一個實施例中高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法的流程示意圖；圖2為一個具體實施例中高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法的算法示意圖；圖3為一個具體實施例中短突發信號高精度引導方法的碼自相關函數示意圖；圖4為一個具體實施例中短突發信號高精度引導方法的碼相位估計多相關器仿真圖；圖5為一個具體實施例中短突發信號高精度引導方法的碼相位估計擬合結果圖。
具體實施方式
[0017]為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申請進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定本申請。
[0018]在一個實施例中，如圖1所示，提供了一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法，包括以下步驟：衛星導航信號的捕獲目的在于確定所接收信號的載波頻率和碼相位的估計值。本專利技術在對短突發信號進行粗捕獲后，通過本專利技術所提方法，對高動態短突發信號進行高精度引導，得到精度值更高的載波頻率和碼相位的估計值。
[0019]步驟102，對衛星導航定位系統高動態條件下的短突發信號進行粗捕獲后，通過多相關器組將本地擴頻碼與短突發信號進行相干積分，得到本地擴頻碼與短突發信號的相關值信號。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高動態短突發信號的多相關器組高精度引導方法，其特征在于，所述方法包括：對衛星導航定位系統高動態條件下的短突發信號進行粗捕獲后，通過多相關器組將本地擴頻碼與所述短突發信號進行相干積分，得到所述本地擴頻碼與所述短突發信號的相關值信號；所述多相關器組以碼片為間隔，共2N組，搜索范圍為
?
1~+1碼片；根據預設的非相干積分次數對所述相關值信號進行后積累，得到所述多相關器組在
?
1~1碼片的自相關函數曲線；根據所述自相關函數曲線確定非相干積分值的最大值和相鄰兩個次大值，通過非相干超前減滯后幅值法擬合估計碼相位，并確定準時通道；將所述準時通道對應的多組相關值信號的I支路信號和Q支路信號進行組合，結合粗捕獲頻率，得到復相關值表達式；根據所述復相關值表達式進行FFT運算，并對FFT結果求取包絡值，確定最大峰和兩個次大峰位置，利用二次插值算法估計所述短突發信號的頻率和頻率變化率。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過多相關器組將本地擴頻碼與所述短突發信號進行相干積分，得到所述本地擴頻碼與所述短突發信號的相關值信號，包括：獲取所述多相關器組的本地擴頻碼為：其中，為多相關器組中多相器的序號，表示時間，為光速，為1碼片的時間長度；通過多相關器組將所述本地擴頻碼與所述短突發信號進行相干積分，得到所述本地擴頻碼與所述短突發信號的相關值信號為：其中，l為相關積分的段數，為時間。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據預設的非相干積分次數對所述相關值信號進行后積累，得到所述多相關器組在
?
1~1碼片的自相關函數曲線，包括：獲取預設的非相干積分次數N
nc
；根據所述預設的非相干積分次數N
nc
對所述相關值信號進行后積累，得到所述多相關器組在
?
1~1碼片的自相關函數曲線為：。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述自相關函數曲線確定非相干積分值的最大值和相鄰兩個次大值，通過非相干超前減滯后幅值法擬合估計...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃新明，侯林源，李井源，李崢嶸，張鵬程，劉增軍，張可，王思鑫，趙雄，周蓉，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：