[发明专利]一种基于小波变换的北斗卫星信号高精度盲捕获方法

说明书

本发明公开了一种基于小波变换的北斗卫星信号高精度盲捕获方法，包括以下步骤：S1：采集卫星信号，利用小波阈值降噪法对采样信号进行背景降噪，得到降噪后的采样信号；S2：建立卫星接收机接收到的卫星信号模型并转化为单输入多输出的盲分离模型，将降噪后的采样信号作为所述盲分离模型的输入信号；S3：利用盲分离模型构造新的空间谱函数，对空间谱函数进行搜索，得到卫星信号的频率；S4：根据卫星信号的频率，求解信号初始相位，完成卫星的捕获。本发明结合了盲分离模型和小波变换理论，采用基于子空间估计算法的卫星信号盲分离方法求解北斗卫星信号的多普勒效应频率和相位，抗噪能力强，性能稳定，精度高。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，更具体地，涉及一种基于小波变换的北斗卫星信号高精度盲捕获方法。

背景技术

21世纪，国防、民航管理及农业等各领域得到了长足发展，其中卫星导航在其中发挥积极作用。随着用户对于位置服务需求的急剧增大，在民用领域乃至军用领域对卫星导航接收机定位的快速性、实时性需求不断增高。一方面，由于信号捕获北斗卫星导航接收机是基带信号处理部分的基础步骤，它是跟踪和定位的前提，因此捕获算法性能的优劣也直接决定了接收机性的捕获速度、捕获精度等性能指标。另一方面，由于卫星信号在强噪声环境下，或者在传播过程中被山脉建筑物反射或被树木遮挡，此时信号强度将比正常信号弱很多，导致接收机无法获得直接有效的卫星信号，因此，改进现有捕获算法从而提高卫星信号捕获精度具有十分重要的现实意义。

由于传统的串行、并行捕获算法在噪声环境下，尤其是在弱信号环境下难以精确捕获到这类北斗信号，通常采取非相干累积捕获方法以提高捕获的灵敏度，然而该方法存在着缺陷，因为非相干累积方法存在平方损失，其平方损失随着累加次数的增加而升高，所以累积时间越长，噪声提升也越快，捕获精度下降，故该方法不可能通过无限增加累积的时间来提高捕获成功率。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于小波变换的北斗卫星信号高精度盲捕获方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于小波变换的北斗卫星信号高精度盲捕获方法，包括以下步骤：

S1：采集卫星信号，利用小波阈值降噪法对采样信号进行背景降噪，得到降噪后的采样信号；

S2：建立卫星接收机接收到的卫星信号模型并转化为单输入多输出的盲分离模型，将降噪后的采样信号作为所述盲分离模型的输入信号；

S3：利用盲分离模型构造新的空间谱函数，对空间谱函数进行搜索，得到卫星信号的频率；

S4：根据卫星信号的频率，求解信号初始相位，完成卫星的捕获。

上述方案将小波变换和盲信号分离相结合，先采用小波阈值法对北斗卫星信号进行降噪来提高信噪比，可有效降低噪声的影响，从而提高北斗卫星接收机的捕获性能，然后降噪后的卫星信号转化为盲分离模型，根据降噪后的信号构造空间谱函数，进行优化搜索，得到卫星信号的多普勒效应频率后，再用子空间算法得到相位的估计值，从而对卫星信号实现精确捕获，提高捕获增益。

优选地，步骤S1中采集卫星信号，利用小波阈值降噪法对卫星信号进行背景降噪，得到降噪后的采样信号，包括以下步骤：

S1.1：选择小波函数并确定分解层次，对掺杂着背景噪声的卫星信号进行小波分解计算，分为若干层次；

S1.2：设定阈值并根据阈值对每一层分解计算得到高频系数进行量化处理；

S1.3：根据小波分解后得到的细节系数和量化后的高频系数对卫星信号进行小波重构，重构后的信号为降噪后的采样信号。

优选地，步骤S2中建立卫星接收机接收到的卫星信号模型并转化为单输入多输出的盲分离模型，将降噪后的采样信号作为所述盲分离模型的输入信号，包括以下步骤：