二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法。（1）取一段1ms中頻信號作為接收數(shù)據(jù)，并且選取多普勒頻移范圍、搜索頻率步進(jìn)，同時設(shè)定檢測閾值。（2）將接收數(shù)據(jù)與本地復(fù)制載波進(jìn)行混頻，得到去除載波之后的信號，進(jìn)行FFT處理。（3）本地產(chǎn)生BOC調(diào)制信號所分解的12個子信號，進(jìn)行FFT變換并取共軛，將接收信號與之分別相乘并進(jìn)行IFFT變換并存儲。（4）本地儲存所需的輔助式子的12個子式子。（5）確定信號自相關(guān)主峰所在位置，將（3）的結(jié)果與（4）的結(jié)果對應(yīng)相加。（5）對相關(guān)函數(shù)進(jìn)行變換重組，將結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，判斷是否捕獲成功。本發(fā)明可完全消除BOC（15，2.5）調(diào)制信號的邊峰，使接收機(jī)能夠更好的捕獲信號主峰。
【專利說明】二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及GNSS (全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))中接收機(jī)的捕獲處理方法，具體涉及COMPASS (北斗導(dǎo)航系統(tǒng))BOC (15，2.5)調(diào)制方式的捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗系統(tǒng)是我國自主研制的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。整個北斗項目由三個部分組成:第一步已經(jīng)于2003年完成，即建成具有3顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航試驗系統(tǒng)——北斗I號衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)。目前正在建設(shè)北斗2號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它是一個區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，覆蓋整個亞太地區(qū)，為整個亞太地區(qū)提供導(dǎo)航服務(wù)，第三步是計劃在2020年形成一個全球?qū)Ш较到y(tǒng)，為全球提供導(dǎo)航服務(wù)。
[0003]隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐漸增多，使得衛(wèi)星頻帶變得非常緊張，為了能夠使衛(wèi)星導(dǎo)航頻段實(shí)現(xiàn)頻帶共享以及頻譜分離，同時達(dá)到較高的檢測精度和性能要求，新一代的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS—Global Navigation Satellite Systems),如GPS、Galileo 以及我國的北斗系統(tǒng)都預(yù)計要采用一種新型的調(diào)制方式，即二進(jìn)制偏移載波(B0C — Binary OffsetCarrier)的調(diào)制方式，這種調(diào)制方式較傳統(tǒng)的BPSK調(diào)制方式有幾大優(yōu)勢:能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜分離，使信號大部分能量分布到頻帶邊緣處，可以有效的利用頻帶帶寬；具有較強(qiáng)的抗噪聲、抗干擾以及抗多徑能力。當(dāng)然BOC調(diào)制方式也是有其不足之處的，那就是自相關(guān)函數(shù)(ACF一Autocorrelation Function)具有多邊峰特性，并且邊峰的個數(shù)會隨著調(diào)制階數(shù)的提高而增加，容易使信號在捕獲或跟蹤時出現(xiàn)模糊點(diǎn)，從而造成誤捕獲或誤跟蹤現(xiàn)象，給測距帶來模糊性。
[0004]目前，已經(jīng)提出了一些方法來解決BOC調(diào)制信號模糊問題，主要有以下幾種方法:
(l)bump and jump通過增加兩路額外的相關(guān)器，即遠(yuǎn)超前和遠(yuǎn)滯后相關(guān)器，通過比較相鄰主峰的接收功率，確保即時支路所產(chǎn)生的本地碼能夠與接收信號對齊，保證即時支路捕獲到主峰，降低誤鎖概率。該方法優(yōu)點(diǎn)是一旦鎖定主峰，具有較高的跟蹤精度，缺點(diǎn)是由于它是基于主峰和兩側(cè)邊峰功率大小比較，所以當(dāng)信噪比較低時會有很高的漏檢和虛警概率，并且一旦發(fā)生誤鎖情況，所需的恢復(fù)時間較長，因此對于實(shí)時性的場合不太適合。(2)BPSK-1ike方法，該方法主要有兩種典型的代表應(yīng)用，分別被命名為“B&F”法和“M&H”法，其核心思想是將BOC調(diào)制信號頻譜上的2個邊帶當(dāng)作2個BPSK調(diào)制信號分別進(jìn)行處理。該方法可以消除BOC調(diào)制信號自相關(guān)函數(shù)的多峰性，獲得較寬的穩(wěn)定S曲線區(qū)域。該方法的缺點(diǎn)是，由于應(yīng)用了濾波器，對于單邊帶處理過程會有3db的衰減，對于雙邊帶來說，會有0.5db的衰減，而且該方法也喪失了 BOC調(diào)制信號高精度跟蹤性能的優(yōu)勢。(3)基于相關(guān)重構(gòu)BOC調(diào)制信號的捕獲方法，該方法利用折疊原理重構(gòu)了無模糊BOC調(diào)制信號的相關(guān)函數(shù)。但是，對于BOC (15，2.5)這種調(diào)制信號來說，由于其主峰和兩側(cè)邊峰高度之間相差不是很大，應(yīng)用該方法很容易捕錯主峰，發(fā)生誤捕。(4)自相關(guān)邊峰消除技術(shù)(ASPeCT—auto-correlationside-peak cancellation technique),通過利用 BOC 自相關(guān)函數(shù)平方與BOC / PRN互相關(guān)函數(shù)平方之間的特殊特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)去除邊峰的目的，但是該方法只適用于 SinBOC (η, η)型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效消除邊峰，并且能夠同時保持主峰寬度不變的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]步驟1:取一段Ims中頻信號的數(shù)據(jù)作為接收數(shù)據(jù)，并且選取多普勒頻移范圍(ωΜη, ωΒ_)，以及搜索頻率步進(jìn)Δ ω D，同時設(shè)定檢測閾值Υ ；
[0008]步驟2:數(shù)據(jù)進(jìn)行載波剝離處理，將接收數(shù)據(jù)與本地復(fù)制載波進(jìn)行混頻，得到去除載波之后的信號，再進(jìn)行FFT處理；
[0009]步驟3:本地產(chǎn)生BOC調(diào)制信號所分解的12個子信號，該12個子信號進(jìn)行FFT變換并取共軛，然后將接收信號與之分別相乘并進(jìn)行IFFT變換，并存儲；
[0010]步驟4:本地儲存所需的輔助式子的12個子式子；
[0011]步驟5:確定信號自相關(guān)函數(shù)主峰所在位置，將步驟3結(jié)果與步驟4結(jié)果對應(yīng)相加；
[0012]步驟6:將處理得到的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，判斷信號是否捕獲成功；如果結(jié)果大于門限值則表明捕獲成功；若小于門限值，則表明當(dāng)前的衛(wèi)星信號并沒有捕獲成功，調(diào)節(jié)本振和本地BOC碼，重復(fù)步驟1-步驟5，直到衛(wèi)星信號捕獲成功。
[0013]針對即將應(yīng)用于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的BOC (15，2.5)調(diào)制方式，本發(fā)明提出了一種新的可以有效消除邊峰，并且能夠同時保持主峰寬度不變的方法。本發(fā)明較傳統(tǒng)BOC調(diào)制信號捕獲方法所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0014]在現(xiàn)有的技術(shù)中，對于BOC (15,2.5)調(diào)制信號的去邊峰處理通常是采用BPSK-1ike法。該方法能夠完全去除邊峰，只保留一個主峰，使接收機(jī)能夠更容易捕獲主峰，不被邊峰所干擾，這是接收機(jī)能夠捕獲到BOC調(diào)制信號的關(guān)鍵因素。BPSK-1ike方法也是存在缺點(diǎn)的，該方法可以完全的消除邊峰，降低邊峰對主峰的影響，但是缺點(diǎn)是擴(kuò)大了主峰的寬度，使主峰寬度達(dá)到與使用BPSK調(diào)制信號的寬度相同，喪失了 BOC調(diào)制信號高精度跟蹤性能的優(yōu)勢。本發(fā)明采用合成相關(guān)函數(shù)的形式，通過變換BOC (15，2.5)調(diào)制信號的波形，使信號能夠完全消除邊峰，同時也能保持主峰的寬度，使BOC調(diào)制信號的優(yōu)點(diǎn)不至于喪失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是捕獲算法流程圖；
[0016]圖2是輔助函數(shù)波形圖；
[0017]圖3 BOC調(diào)制信號自相關(guān)函數(shù)圖；
[0018]圖4是Ri波形圖；
[0019]圖5a圖5b是捕獲對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。
[0021]本發(fā)明描述的方法是一種新型衛(wèi)星調(diào)制信號的捕獲方法，即BOC調(diào)制信號捕獲方法，該發(fā)明采用了合成相關(guān)函數(shù)法，與一般的BOC調(diào)制信號捕獲方法相比，該方法能夠完全去除BOC調(diào)制信號特有的邊峰，防止信號邊峰對于捕獲產(chǎn)生干擾。本發(fā)明的技術(shù)方案如圖1所示，步驟如下:
[0022]步驟1:取一段Ims中頻信號的數(shù)據(jù)作為接收數(shù)據(jù)，并且選取合適的多普勒頻移范圍(《Dmin，? Dmax)，以及搜索頻率步進(jìn)Λ ωΒ，同時設(shè)定檢測閾值Y。
[0023]步驟2:數(shù)據(jù)進(jìn)行載波剝離處理，將接收數(shù)據(jù)與本地復(fù)制載波進(jìn)行混頻，可以得到去除載波之后的信號，再將該信號進(jìn)行FFT處理。
[0024]具體過程:
[0025]來自單顆衛(wèi)星信號的輸入模型為:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是: 步驟1:取一段Irns中頻信號的數(shù)據(jù)作為接收數(shù)據(jù)，并且選取多普勒頻移范圍(ωΜη, ωΒ_)，以及搜索頻率步進(jìn)Δ ω D，同時設(shè)定檢測閾值Υ ； 步驟2:數(shù)據(jù)進(jìn)行載波剝離處理，將接收數(shù)據(jù)與本地復(fù)制載波進(jìn)行混頻，得到去除載波之后的信號，再進(jìn)行FFT處理； 步驟3:本地產(chǎn)生BOC調(diào)制信號所分解的12個子信號，該12個子信號進(jìn)行FFT變換并取共軛，然后將接收信號與之分別相乘并進(jìn)行IFFT變換，并存儲； 步驟4:本地儲存所需的輔助式子的12個子式子； 步驟5:確定信號自相關(guān)函數(shù)主峰所在位置，將步驟3結(jié)果與步驟4結(jié)果對應(yīng)相加；步驟6:將處理得到的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，判斷信號是否捕獲成功；如果結(jié)果大于門限值則表明捕獲成功；若小于門限值，則表明當(dāng)前的衛(wèi)星信號并沒有捕獲成功，調(diào)節(jié)本振和本地BOC碼，重復(fù)步驟1-步驟5，直到衛(wèi)星信號捕獲成功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟2具體包括: 來自單顆衛(wèi)星信號的輸入模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟3具體包括: 本地 生成 的B O C調(diào)制 信號 按照 公式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟4具體包括: 本地預(yù)先存儲一個輔助函數(shù)，將輔助函數(shù)命名為副函數(shù)，其表達(dá)式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟5具體包括:


根據(jù)公式焉= ^得到BOC調(diào)制信號的自相關(guān)函數(shù)值，估計出自相關(guān)函數(shù)

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二進(jìn)制偏移載波調(diào)制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟6具體包括: 設(shè)
【文檔編號】G01S19/29GK103901446SQ201410121038
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】沈鋒, 韓浩, 桑靖, 劉明凱, 李偉東, 周陽, 蘭曉明, 遲曉彤, 張金麗, 劉向峰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)