二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法
【專利摘要】本發明提供的是二進制偏移載波調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據，并且選取多普勒頻移范圍、搜索頻率步進，同時設定檢測閾值。（2）將接收數據與本地復制載波進行混頻，得到去除載波之后的信號，進行FFT處理。（3）本地產生BOC調制信號所分解的12個子信號，進行FFT變換并取共軛，將接收信號與之分別相乘并進行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）確定信號自相關主峰所在位置，將（3）的結果與（4）的結果對應相加。（5）對相關函數進行變換重組，將結果與預先設定的門限值進行比較，判斷是否捕獲成功。本發明可完全消除BOC（15，2.5）調制信號的邊峰，使接收機能夠更好的捕獲信號主峰。
【專利說明】二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及GNSS (全球衛星導航系統)中接收機的捕獲處理方法，具體涉及COMPASS (北斗導航系統)BOC (15，2.5)調制方式的捕獲方法。
【背景技術】
[0002]北斗系統是我國自主研制的一種衛星導航系統。整個北斗項目由三個部分組成:第一步已經于2003年完成，即建成具有3顆北斗導航衛星的導航試驗系統——北斗I號衛星導航試驗系統。目前正在建設北斗2號衛星導航系統，它是一個區域導航系統，覆蓋整個亞太地區，為整個亞太地區提供導航服務，第三步是計劃在2020年形成一個全球導航系統，為全球提供導航服務。
[0003]隨著衛星導航系統的逐漸增多，使得衛星頻帶變得非常緊張，為了能夠使衛星導航頻段實現頻帶共享以及頻譜分離，同時達到較高的檢測精度和性能要求，新一代的全球衛星導航系統(GNSS—Global Navigation Satellite Systems),如GPS、Galileo 以及我國的北斗系統都預計要采用一種新型的調制方式，即二進制偏移載波(B0C — Binary OffsetCarrier)的調制方式，這種調制方式較傳統的BPSK調制方式有幾大優勢:能夠實現頻譜分離，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；具有較強的抗噪聲、抗干擾以及抗多徑能力。當然BOC調制方式也是有其不足之處的，那就是自相關函數(ACF一Autocorrelation Function)具有多邊峰特性，并且邊峰的個數會隨著調制階數的提高而增加，容易使信號在捕獲或跟蹤時出現模糊點，從而造成誤捕獲或誤跟蹤現象，給測距帶來模糊性。
[0004]目前，已經提出了一些方法來解決BOC調制信號模糊問題，主要有以下幾種方法:
(l)bump and jump通過增加兩路額外的相關器，即遠超前和遠滯后相關器，通過比較相鄰主峰的接收功率，確保即時支路所產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。該方法優點是一旦鎖定主峰，具有較高的跟蹤精度，缺點是由于它是基于主峰和兩側邊峰功率大小比較，所以當信噪比較低時會有很高的漏檢和虛警概率，并且一旦發生誤鎖情況，所需的恢復時間較長，因此對于實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用，分別被命名為“B&F”法和“M&H”法，其核心思想是將BOC調制信號頻譜上的2個邊帶當作2個BPSK調制信號分別進行處理。該方法可以消除BOC調制信號自相關函數的多峰性，獲得較寬的穩定S曲線區域。該方法的缺點是，由于應用了濾波器，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調制信號高精度跟蹤性能的優勢。(3)基于相關重構BOC調制信號的捕獲方法，該方法利用折疊原理重構了無模糊BOC調制信號的相關函數。但是，對于BOC (15，2.5)這種調制信號來說，由于其主峰和兩側邊峰高度之間相差不是很大，應用該方法很容易捕錯主峰，發生誤捕。(4)自相關邊峰消除技術(ASPeCT—auto-correlationside-peak cancellation technique),通過利用 BOC 自相關函數平方與BOC / PRN互相關函數平方之間的特殊特點來實現去除邊峰的目的，但是該方法只適用于 SinBOC (η, η)型。
【發明內容】
[0005]本發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制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
[0007]步驟1:取一段Ims中頻信號的數據作為接收數據，并且選取多普勒頻移范圍(ωΜη, ωΒ_)，以及搜索頻率步進Δ ω D，同時設定檢測閾值Υ ；
[0008]步驟2:數據進行載波剝離處理，將接收數據與本地復制載波進行混頻，得到去除載波之后的信號，再進行FFT處理；
[0009]步驟3:本地產生BOC調制信號所分解的12個子信號，該12個子信號進行FFT變換并取共軛，然后將接收信號與之分別相乘并進行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:確定信號自相關函數主峰所在位置，將步驟3結果與步驟4結果對應相加；
[0012]步驟6:將處理得到的結果與預先設定的門限值進行比較，判斷信號是否捕獲成功；如果結果大于門限值則表明捕獲成功；若小于門限值，則表明當前的衛星信號并沒有捕獲成功，調節本振和本地BOC碼，重復步驟1-步驟5，直到衛星信號捕獲成功。
[0013]針對即將應用于北斗導航系統中的BOC (15，2.5)調制方式，本發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。本發明較傳統BOC調制信號捕獲方法所具有的優點:
[0014]在現有的技術中，對于BOC (15,2.5)調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，使接收機能夠更容易捕獲主峰，不被邊峰所干擾，這是接收機能夠捕獲到BOC調制信號的關鍵因素。BPSK-1ike方法也是存在缺點的，該方法可以完全的消除邊峰，降低邊峰對主峰的影響，但是缺點是擴大了主峰的寬度，使主峰寬度達到與使用BPSK調制信號的寬度相同，喪失了 BOC調制信號高精度跟蹤性能的優勢。本發明采用合成相關函數的形式，通過變換BOC (15，2.5)調制信號的波形，使信號能夠完全消除邊峰，同時也能保持主峰的寬度，使BOC調制信號的優點不至于喪失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是捕獲算法流程圖；
[0016]圖2是輔助函數波形圖；
[0017]圖3 BOC調制信號自相關函數圖；
[0018]圖4是Ri波形圖；
[0019]圖5a圖5b是捕獲對比圖。
【具體實施方式】
[0020]下面舉例對本發明做更詳細的描述。
[0021]本發明描述的方法是一種新型衛星調制信號的捕獲方法，即BOC調制信號捕獲方法，該發明采用了合成相關函數法，與一般的BOC調制信號捕獲方法相比，該方法能夠完全去除BOC調制信號特有的邊峰，防止信號邊峰對于捕獲產生干擾。本發明的技術方案如圖1所示，步驟如下:
[0022]步驟1:取一段Ims中頻信號的數據作為接收數據，并且選取合適的多普勒頻移范圍(《Dmin，? Dmax)，以及搜索頻率步進Λ ωΒ，同時設定檢測閾值Y。
[0023]步驟2:數據進行載波剝離處理，將接收數據與本地復制載波進行混頻，可以得到去除載波之后的信號，再將該信號進行FFT處理。
[0024]具體過程:
[0025]來自單顆衛星信號的輸入模型為:
[0026]
【權利要求】
1.一種二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是: 步驟1:取一段Irns中頻信號的數據作為接收數據，并且選取多普勒頻移范圍(ωΜη, ωΒ_)，以及搜索頻率步進Δ ω D，同時設定檢測閾值Υ ； 步驟2:數據進行載波剝離處理，將接收數據與本地復制載波進行混頻，得到去除載波之后的信號，再進行FFT處理； 步驟3:本地產生BOC調制信號所分解的12個子信號，該12個子信號進行FFT變換并取共軛，然后將接收信號與之分別相乘并進行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:確定信號自相關函數主峰所在位置，將步驟3結果與步驟4結果對應相加；步驟6:將處理得到的結果與預先設定的門限值進行比較，判斷信號是否捕獲成功；如果結果大于門限值則表明捕獲成功；若小于門限值，則表明當前的衛星信號并沒有捕獲成功，調節本振和本地BOC碼，重復步驟1-步驟5，直到衛星信號捕獲成功。
2.根據權利要求1所述的二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟2具體包括: 來自單顆衛星信號的輸入模型為:
3.根據權利要求1所述的二進制偏移載波調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調制 信號 按照 公式
4.根據權利要求1所述的二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟4具體包括: 本地預先存儲一個輔助函數，將輔助函數命名為副函數，其表達式為:
5.根據權利要求1所述的二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟5具體包括:
根據公式焉= ^得到BOC調制信號的自相關函數值，估計出自相關函數
6.根據權利要求1所述的二進制偏移載波調制信號邊峰消除捕獲方法，其特征是步驟6具體包括: 設
【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 優先權日:2014年3月28日
【發明者】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