[发明专利]基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法

权利要求书

1.基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1，当标准罗兰-C信号进入罗兰-C信号模拟器，对标准罗兰-C信号预处理；

所述预处理分为三部分同时进行：

第一部分，对标准罗兰-C信号进行奇偶相位编码，得到GRI-A和GRI-B两组脉冲组；

第二部分，对标准罗兰-C信号进行电文编码，得到210位电文码；

第三部分，首先对标准罗兰-C信号进行傅里叶变换；

其次，计算地波衰减因子；

最后，在频域内，将傅里叶变换结果和地波衰减因子相乘，随后做信号逆傅里叶变换；

步骤2，基于三态脉冲位移字平衡调制方法，针对步骤1预处理后的罗兰-C信号进行调制，生成一帧完整的信号；

步骤3，根据台站的位置信息，给定接收时间，并计算对应的发射时刻；随后确认经步骤2处理后罗兰-C信号的发播格式；最后将所有台站信号在时域内混合，得到最终接收台站的实际混合接收信号。

2.根据权利要求1所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法，其特征在于，所述步骤1中电文编码中的电文包括信息码、CRC码和RS码；其中每组电文包含30个GRI，每个GRI携带7-bit信息，按照顺序第1-10个GRI表示数据，第11-30个GRI表示RS奇偶校验，以一个1型电文和四个2型电文为一组进行无间隔连续发送。

3.根据权利要求1所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法，其特征在于，所述步骤1中对标准罗兰-C信号依次进行傅里叶变换、衰减因子计算及信号逆傅里叶变换具体为：

首先，对标准罗兰-C信号进行傅里叶变换DFT得到频谱，选取适合频段，设公式(1)为罗兰-C信号时域信号i(t)，记作：

公式(1)中，参数A表示天线电流峰值幅度的归一化值，单位为安培；参数t表示时间，单位为微秒；参数τ_d表示包周差，单位为微秒；参数P_c是相位编码，等于0或π；

对罗兰-C信号时域信号i(t)进行离散傅里叶变换后记为I(f)，如公式(2)：

I(f)＝DFT[i(t)] (2)

设发射点的位置为O，观察点的位置为P，地面上动点的位置为Q，当地面参数(如大地电导率和相对介电常数)和地形起伏稳定时，P点的地波衰减因子W_g(P)表示为：

公式(3)中，参数r₀表示从源点O到观察点P的直线距离；参数r₁表示地面上动点Q到源点O的直线距离；参数r₂表示地面上动点Q到观察点P之间的直线距离；参数n为地表面外法线方向；参数表示r₂在地表面的法向导数；参数dl为电偶极距；参数k₀表示空气的波数；参数j^2＝-1；参数Δg表示地面的归一化表面阻抗；参数g表示表面阻抗；参数z为地形高度函数；

复杂路径上，任意接收点的地波场强E_Z与地波衰减因子W_g有关，地波场强如公式(7)：

其中参数P_t表示发射台的辐射功率；

根据衰减因子，复杂传输路径上的二次时延t_w为：

其中参数t_SF表示信号在海水中传播相对于在空气中传播产生的时延增量；参数t_ASF表示由复杂地形引入的附加二次时延；参数f表示信号工作频率；

最后通过逆离散傅里叶变换，恢复接收点的时域信号：

S_r(t)＝IDFT[S_r(f)] (10)。

4.根据权利要求3所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法，其特征在于，所述步骤2中的调制所需参数为：调制量±1μs；调制精度为σ≤30ns，Δ≤15ns。

5.根据权利要求4所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

已知发射台站和观测点的经纬度信息，计算出收、发台站之间的大圆距离，若给定某一接收时刻，考虑时延t_d，根据收发点间距离可计算出对应的信号发射时刻，如公式(12)：

t_s＝t_r-t_PF-t_SF-t_ASF-t_d (12)

公式(11)中，参数t_s为信号发射时刻；参数t_r为信号接收时刻；参数t_PF为信号在空气中传播产生的时延且参数c为光速，参数ns为空气的折射率且ns＝1.000338；

然后以八个脉冲为一个脉冲组、多脉冲组形式进行发射，其中单个脉冲的时间260微秒，脉冲间隔1毫秒；

将步骤2生成的一帧完整的信号，根据台站信号发射时刻，之后依次生成若干帧信号，将所有台站信号生成后，在时域内混叠在一起，得到最终接收台站的实际混合接收信号。