[发明专利]一种卫星导航信号模拟多通道一致性方法及装置

权利要求书

1.一种卫星导航信号模拟多通道一致性方法，其特征在于，该方法包括如下措施：

（1）在数字部分加入基带成形环节，该环节对数字基带信号进行数字滤波，将其频谱限制在一定范围内，起到很好的带外抑制效果；

（2）去除了射频调制输出后的带通滤波器；在DAC输出后加入低通滤波器； 

（3）加入闭环自校接收机，对最终的射频信号进行接收处理，将不同通道残余误差输入延迟环节，消除不一致的误差。

2.根据权利要求1所述的一种卫星导航信号模拟多通道一致性方法，其特征在于，基带成形具体为：

设数字基带信号为                                                ，采用有限字长滤波器，根据成形要求设计得到滤波器的脉冲响应为

则基带成形的输出为

。

3.根据权利要求1所述的一种卫星导航信号模拟多通道一致性方法，其特征在于，闭环自校接收机具体为：

闭环自校子系统一方面通过总线获得信号产生子系统输出信号的码相位、载波相位和动态特性；另一方面，对信号产生子系统输出的射频信号进行下变频和滤波处理，经ADC采样后送到数字信号处理单元进行处理；数字信号处理单元对信号的延迟精度、稳定性、码通道间一致性、载波通道间一致性、码载波相位相干性等指标进行计算和统计分析，并根据电文、伪距、环路动态参数和定位的位置误差来综合评价信号动态性能和质量；当误差偏离一定值后，控制系统将根据对应参数偏移量调整信号延迟环节有关参数，保证输出信号精度和质量；

利用统一的下变频解调及采集电路，可以测得四路射频信号中基带信号的相对时延、、和，这四个时延量中均附加了一个统一的系统偏差，尽管不可去除，但基带信号时延、、和的相对偏差可测知，将此相对偏差传递给产生各路基带信号的延迟单元，可以控制延迟单元消除时延偏差，校正各路射频信号中的时延一致性；

相对时延是指基带信号时延与采样时延的总和，即，由于使用统一的检测电路，各通道的时延检测结果均附加同一个偏差量，通常情况下不能单独检测并消除，故检测结果称为相对时延，称为绝对时延；

检测通道的ADC采集信号是各通道时延观测信号的总和，借助载波的合理选择与FPGA中的数字下变频，将各路数字基带信号分离出来，假设与第k路数字基带对应，为讨论问题方便，我们不再区分通道标号k，用统一的符号表示：

                       (9)

                 (10)

其中是第k路数字基带信号的标准采样。

4.根据权利要求3所述的一种卫星导航信号模拟多通道一致性方法，其特征在于，时延相关检测用于时延的粗检测，判断的整数部分，具体方法为：

假设：

       (11)

相关检测方法用于检出m₀，并可以根据相关函数最大值与相邻值的关系定性地判断r接近于或，为时延的精细检测提供先验信息；

（1）整数m₀的检测

由于基带信号由伪随机序列滚降波形构成，自相关函数具有尖锐的脉冲特征，基于此特征，我们构造检测函数：

                   (12)

其中是含有时延的采样信号，是数字基带模块中产生的标准信号，求和长度N通常取伪随机序列波形采样长度L_PN的整数倍，由于检测信号是取自于射频模块输出端，的信噪比很高，故在m₀点取得最大值，即：

                      (13)；

（2）小数r的定性判断

由于伪随机序列波形自相关函数脉冲主瓣宽度为±1个码片，而采样间隔T_s的选择保证每个码片采2个样点或以上，故相关函数最大值的相邻值具有如下明显的特征：

(14)

根据此特征，很容易判定延时中的小数部分r；

（3）时延的定量检测

定量检测主要探讨小数r的定量判断，为了讨论问题方便，假设每个码片间隔中采4个样点，可以求得标准信号的各种延时信号，取插值倍率为L，延时t的取值范围：

              (15)

对应的时延信号为，基于这一组延时信号，可以构造一个多元假设检验：

若，则      (16)

其中为模型误差与观测噪声的总和，观测误差在闭环自校接收机中可忽略不计，

在每个码片时间间隔内采4个样点的情况下，取下式作为待测模板：

       (17)

构造模板库：

                  (18)

           

  (19)

形成一个行7列的数组，每一行对应一个模板，上述的多元假设检验转化为一个等价的模式匹配问题，按照最小均方误差准则，计算待测矢量与每个模板的相关系数：

                (20)

相关系数与的假设对应，取得最大值则对应具有最大的似然概率，即：

若，则                     (21)

上式中为时延的估计值；

（4）时延检测的分辨率

根据时延定量检测方法的描述，时延检测分辨率为：

                            (22)

时间分辨率的精细程度由L的大小决定。