[发明专利]一种基于压缩感知技术的BOC信号无模糊捕获算法

说明书

技术领域

本发明涉及GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)中接收机对导航信号进行捕获的技术领域，更具体地，涉及一种基于压缩感知技术的消除GNSS中BOC(Binary Offset Carrier，二进制偏置载波)调制信号自相关函数的多峰特性所引起的模糊性的捕获算法。

背景技术

由于全球性的卫星导航系统可以提供准全天候、高精度、自动测量的导航服务，因此，无论在军事领域和民用领域都具有显著的利用价值。

然而，随着GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)的不断发展与完善，卫星导航系统在军事领域与民用领域的地位也越发重要，这直接导致原本有限的频带资源越来越紧张，而各导航信号间的相互干扰也变得越来越严重。因此，BOC(Binary Offset Carrier，二进制偏置载波)调制应运而生。BOC调制信号是利用一个方波副载波来对导航信号中的PRN序列进行调制后得到的信号，可以表示为BOC(f_sc,f_c)，这里f_sc＝m×1.023MHz是方波频率，f_c＝n×1.023MHz是扩频码码率，因此，我们经常将BOC调制信号简写为BOC(m,n)。BOC调制信号具有两个显著的优点：一是频谱分裂，BOC调制信号频谱的分裂特性使得其能量集中分布在在频段的边缘，使得其可以与BPSK信号共享频带，充分利用频带资源，从而在实现各卫星导航系统共用频带的基础上又不会相互干扰；第二是BOC调制的卫星信号与BPSK调制的卫星信号相比有更尖锐的自相关峰，这就意味着BOC调制信号具有更强的抗干扰性和更高的定位精度。因此，BOC调制一经提出就引起了各大导航大国和组织的关注。

目前，伽利略系统已经部分采用了BOC调制方式，而在GPS现代化信号中，新增的军用信号和民用信号也都将采用BOC调制方式，并且我国也在全球卫星导航系统国际委员会工作组会议上公布了北斗二代信号的调制方式将全部采用BOC调制方式。

BOC调制的提出可以很好的解决全球卫星导航系统发展所带来的频率拥挤问题，但BOC调制信号自相关函数的多峰特性所引起的模糊性很容易使导航接收机在捕获和跟踪过程中出现漏检和误检，这使得BOC调制信号的捕获要比传统的BPSK调制信号复杂很多。

目前消除BOC调制信号模糊性的方法主要有：1)边带处理法(BPSK-like)采用3个滤波器分别滤出BOC信号的上下主瓣以及本地码主瓣，再对信号进行BPSK捕获，但该方法在实现过程中会造成3dB的能量损失，同时处理后的相关峰也会变宽，使得BOC信号失去了码跟踪精度高的优势。2)峰跳法(Bump-Jumping)其基本思想是实时监测当前锁定相关峰与其相关峰的幅值差来判定是否误锁，但该方法漏检与虚警概率大，一旦发生误锁需要的恢复时间很长。3)副载波相位对消法(SCPC)可得到一个单一的类似BPSK信号的三角峰，但该三角峰比原BOC信号的自相关峰要宽，失去了BOC信号高精度的优势。4)自相关峰对消技术(ASPeCT)利用新函数来消除BOC信号的次峰，该方法可以保留BOC调制信号的优势，成为近几年引用比较广泛的方法，但该方法只适用于BOC(n,n)族信号。5)去边峰法(SCM)可以完全消除边峰，但捕获后的相关峰值会降低。6)GRASS(General Removing Ambiguity via Sidepeak Suppression)算法是对ASPeCT的扩展，适用于任意的BOC信号，但是其所需要的存储空间和占用资源极大，对于硬件资源极为有限的嵌入式平台是不可承受。

发明内容

针对BOC调制信号所带来的模糊性以及现有技术存在上述几其他问题，本发明的目的是在于提供一种基于压缩感知技术的BOC信号无模糊捕获算法。本发明的目的是这样实现的：

A、射频前端处理(1)的天线接收卫星信号，然后经过放大、下变频处理得到中频信号，提供给A/D转换(2)；

B、A/D转换单元(2)根据BOC调制信号的调制指数α确定采样频率，采样频率f_s＝αf_c(f_c为导航信号中PN码码率)，接收信号经过信号数字化后，送入载波消除处理单元(4)；