多用戶條件下提高碼分測距精度的電路的制作方法
【技術領域】
本發明提出一種利用對消技術提高碼分多用戶條件下測距精度的方法，主要涉及與碼分多址測距等相關的應用領域。
【背景技術】
[0002]在由測距機和應答機組成的測距系統中，測距機發射測距偽碼給應答機，應答機對接收的偽碼進行捕獲與跟蹤，完成接收時鐘的再生，以再生的時鐘發射應答偽碼給測距機，測距機同樣對接收的偽碼進行捕獲與跟蹤，通過發射偽碼幀與接收偽碼幀的時差進行測距。常用的測距方法有脈沖法測距和相位法測距。脈沖法測距發射脈沖功率高，作用距離遠，但精度較低，一般用于遠距離測距、地形測量和炮瞄準雷達測距等；相位法測距的精度比脈沖法高，在大地測量、工程測量中廣泛被采用。無論采用哪種方法，都存在抗干擾性差，測量距離受限，精度低，信號易被截獲等缺點。由于良好的碼分多址通信能力和很好的通信保密性等特性，在軍事/民用通信和遙測、定位領域得到了廣泛的應用。隨著衛星對地觀測分辨率精度的提高，衛星本身定位精度的要求也越來越高，目前衛星測距采用短周期偽碼，在單用戶模式下測距精度可以得到保證，但一方面衛星下發信號不只有測距信號還有用于數據傳輸的其他信號，這些信號也采用短周期偽碼，同時還存在多個衛星同處于地面接收范圍內的場景，這些情況都會在接收信號中引入碼分的多用戶信號。
[0003]全球定位系統采用測距碼來進行偽距測量，而不采用其他手段(如脈沖法)，這是因為用測距碼來測定偽距具有以下幾個優點:
1)易于將微弱的衛星信號提取出來。衛星信號的發射功率有限，很容易被一些干擾信號(如電視臺、移動電話臺、微波中繼站等)所掩蓋，衛星信號的強度一般只有這些噪聲信號強度的萬分之一或更低。只有依據偽距碼的獨特結構，才能將衛星信號從噪聲中提取出來；
2)可提高測距精度。用測距碼進行相關處理所獲得的偽距觀測值可以視為用積分間隔中的每個碼分別測距，然后將測得的結果取平均后所獲得的均值，其精度顯然要高于脈沖法測距的精度；
3)便于用碼分多址技術對衛星信號進行識別和處理。接收機接受信號時，衛星信號會連同噪聲一起進入每個通道。但接收機在每個通道都規定了所觀測衛星的PRN號，因此相應通道只產生相對應衛星的復制碼(在某一時刻t衛星在衛星鐘的控制下發出某一結構的測距碼，與此同時接收機則在接收機鐘的控制下產生或者說復制出結構完全相同的測距碼，簡稱復制碼)，而其他衛星的測距碼及噪聲與該復制碼可視為相互正交，相關系數的影響趨于零。這樣就可以將其他衛星信號及噪聲分離出去。因此讓每個通道皆產生與需要觀測的衛星相同的測距碼，就能同時對視場中的η顆衛星分別進行偽距觀測，從而方便地實現對衛星信號的識別和處理；
4)便于對系統進行控制和管理。采用測距碼后，美國國防部可以通過公開某種碼的結構或對某種碼結構進行保密來對用戶使用該系統的程度加以控制。
[0004]出于硬件兼容的考慮，地基偽衛星多采用碼分多址體制的測距信號。信號間多址干擾是影響偽衛星測距精度的因素之一，特別是在遠近效應下會產生較大測距影響，為實現高精度定位，需降低多址干擾帶來的測距影響，通常采用碼分多址(CDMA)測距系統進行尋址自動測距，尋址量達4096個地址。相比數據解調，測距系統更容易受到多用戶的干擾，由于測距系統采用的短周期碼，用戶間的碼互相關性較強，這種影響會更嚴重，這種干擾在測距精度要求較低的時候可以忽略，但在應用于高精度測距系統的時候，這種干擾會成為主要的干擾，干擾體現在兩方面，一方面是干擾用戶運動速度與測距用戶運動速度相當時，測量距離與實際距離存在一個較大的誤差，且誤差隨時間緩慢滑動，我們稱之為測距誤差漂移；一方面是干擾用戶與測距用戶存在較大運動速度差時，測量距離在實際距離上疊加了一個隨機誤差，這種現象會導致測距誤差的方差變大，測距精度下降。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于解決上述技術問題，提出一種有效的、穩定可靠的、能夠消除多用戶干擾，易于實現多用戶條件下提高碼分測距精度的電路，以解決測距誤差漂移的問題。
[0006]本發明具解決技術問題所采用的技術方案是:一種多用戶條件下提高碼分測距精度的電路，包括變頻器、解擴器和干擾對消模塊，其特征在于，干擾目標載波通過變頻器，一路經解擴器對干擾目標信息解調，將解調信息作為干擾對消模塊的輸入，另一路通過干擾目標接收機對干擾目標偽碼跟蹤解調，得到干擾目標的本地偽碼，本地偽碼通過延遲模塊1與解調信息一起送入干擾目標再生基帶模塊，經過固定的延遲模塊1后補償干擾目標信息解調帶來的延遲，然后與解調信息一起完成干擾目標基帶信號再生；匯同延遲校正模塊進入可調延遲模塊，延遲校正模塊調整可調延遲模塊的延遲量，并在每次調整后比較相關處理結果，遍歷各個延遲量后搜索最大相關輸出得到最佳延遲量，在工作狀態時，測距目標接收機對測距目標的載波相位進行跟蹤并利用跟蹤的載波信號作為本振對測距目標信號進行相干變頻后得到測距目標基帶信號作為干擾對消模塊的輸入，延遲校正模塊固定輸出最佳延遲量作為可調延遲模塊的延遲量；信號輸入的測距目標載波經另一路變頻器進入延遲模塊2，固定延遲后的信號送入相關處理模塊進行相關處理，相關處理模塊輸出的相關處理結果，經過歸一化處理模塊作為干擾消除權重，將相關處理輸出的相關處理結果乘以系數X ;干擾目標的再生基帶信號經過固定延遲“延遲模塊3”后與權重值進行相乘運算，然后與測距目標基帶信號經固定延遲“延遲模塊4”后的信號進行干擾消除運算，運算結果通過干擾對消模塊輸出干擾消除后的基帶信號。
[0007]本發明相比于現有技術具有如下有益效果:
本發明采用對消技術，利用干擾用戶解調得到的本地偽碼和解調信息再生出干擾用戶基帶信號，利用再生的基帶信號與測距用戶基帶信號進行相關求解實時權重，利用權重對再生信號進行加權用消除測距用戶基帶信號中的該用戶干擾成分，可以有效提高在碼分多用戶條件下測距精度，尤其在測距精度要求較高的情況下，這一效果尤其明顯。
[0008]本發明將再生的干擾用戶的基帶信號加權后消除干擾用戶對測距用戶的干擾的方式來提高測距用戶測距精度，解決了測距用戶由于多用戶干擾導致的測距精度下降，距離誤差漂移問題；該方法結構簡單，利于小型化實現。
[0009]簡單、穩定、可靠，利于實現。本發明利用干擾用戶解調后得到的本地偽碼和解調信息進行干擾用戶基帶波形重構，利用權重方法計算的權值對重構的干擾用戶基帶波形進行加權，利用加權的干擾用戶再生的基帶波形消除測距用戶基帶波形內的干擾信號后得到對消后的測距用戶基帶波形。
[0010]具有穩定性高、實時性強的優點。本發明采用實時的方式計算權重，將重構的干擾用戶基帶波形進行延遲調整后與測距用戶基帶信號進行實時相關，利用相關結果計算對消權重，利用這種方式可以使該方法適應高動態用戶，并適應干擾用戶載波和測距用戶載波頻差導致的高速相對相位旋轉。可有效解決碼分多用戶條件下每個用戶由于受到其他用戶的干擾而出現的測距零值漂移、精度下降等問題。
[0011]本發明采用延遲對齊的方式扣除權重計算延遲，確保在進行對消時使用的權值的有效性。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。
[0013]圖1是本發明多用戶條件下提高碼分測距精度的電路原理示意圖。
[0014]圖2是干擾用戶對測距用戶偽碼跟蹤S鑒相曲線的影響。
【具體實施方式】
[0015]參閱圖1。在以下描述的實施例中，多用戶條件下提高碼分測距精度的電路，包括變頻器、解擴器和干擾對消模塊，其中，干擾目標載波通過變頻器，一路經解擴器對干擾目標信息解調，將解調信息作為干擾