[发明专利]一种导航卫星信号质量在轨优化方法

说明书

一种导航卫星信号质量在轨优化方法，属于卫星导航技术领域，包括如下步骤：S11、利用地面天线接收导航卫星下行信号后，通过低噪放和滤波器对信号进行放大和滤波，然后利用数据采集设备对放大滤波后的下行信号进行射频采样；S12、采用GNSS接收机，对射频采样后的数据进行捕获和跟踪处理，并在基带内对实测信号进行信号质量各指标分析；对于超差的指标，利用预失真算法，生成相应的预失真参数；S13、通过上注S12中的预失真参数，动态调整星上预失真滤波器的幅频特性和相频特性，并通过多次迭代使得导航卫星信号的各项指标全部满足预设要求。本发明方法优化了导航信号质量，改善了导航系统的伪距偏差问题，有效提升了导航系统性能。

技术领域

本发明涉及一种导航卫星信号质量在轨优化方法，属于卫星导航技术领域。

背景技术

导航卫星下行信号的质量对导航系统的定位、测速、授时精度等关键性能有很大的影响，是评价导航载荷优劣的重要指标。导航信号在发射过程中，会受到载荷中变频器、滤波器、放大器、多工器、天线等非理想器件的影响，由于导航载荷发射信道中各器件具有非理想特性，包括幅度的不平坦以及相位的非线性，都会给信号带来失真，影响导航信号质量，造成GNSS关键性能的恶化。

在北斗三号试验星及组网星在轨测试期间，出现了用户接收机伪距偏差超差的现象，是指监测接收机对不同卫星实测伪距值扣除各星地理论距离值、空间传输时延、卫星通道时延等后的残差值远超出了接收机的同频通道时延一致性指标要求。各颗卫星导航信号的失真不一致，是导致伪距偏差的根本原因。由于不同卫星导航信号的非理想特性不同，因此这种信号畸变对于不同的卫星来说表现形式也并不完全相同。所以，不同的用户接收机同时接收不同卫星的导航信号时，当接收机中复现的测距码与卫星下行信号测距码做相关运算时，不同卫星信号得到的相关曲线不同，导致不同卫星信号的S曲线过零点偏差也不同，从而会带来不同的测距误差，产生伪距偏差现象。

伪距偏差产生的根本原因是在轨运行卫星导航信号的畸变，而在卫星研制过程中由于器件的差异性不可能保证所有卫星信号特性完全一致，因此，为了最大程度上减小由信号非理想特性导致的伪距偏差给用户带来的影响，在轨导航卫星的下行信号质量提升成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种导航卫星信号质量在轨优化方法，该方法通过星地系统闭环的方式实现对在轨卫星信号质量的分析和优化，在以往仅限于对信号质量进行评估的基础上，实现了导航信号质量的在轨优化，有效提高了在轨导航卫星的信号性能，改善了导航系统的伪距偏差问题。具体为：(1)利用高增益的地面天线接收导航卫星下行信号后，通过低噪放对信号进行放大滤波，然后利用数据采集设备对滤波放大后的下行信号进行射频采样；(2)采用GNSS接收机处理方法，对高精度采集的数据送入专用于各个信号分量评估的软件接收机进行高精度捕获和跟踪处理，并在基带对实测信号进行各指标的详细分析，得到信号质量各项指标的符合程度，作为信号质量优化的依据；通过设计高精度的预失真算法，基于通道固有的非理想特性在幅度域和相位域进行补偿，生成相应的预失真参数(FIR滤波器系数)。利用(2)中指标符合性去有针对性的调整预失真参数，动态改变预失真滤波器的幅频、相频特性，并通过多次的迭代使得信号质量各项指标全部满足要求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种导航卫星信号质量在轨优化方法，包括如下步骤：

S1、接收导航卫星下行信号后，对接收信号进行放大、滤波，然后进行射频采样，获得采集数据；

S2、对采集数据的信号进行捕获、跟踪、解调，获得导航信号质量的评价参数；如果导航信号质量的评价参数不满足设定的指标，则转入S3，否则导航卫星信号质量在轨优化方法结束；

S3、利用预失真补偿算法，对导航信号质量的评价参数进行优化，获得预失真参数，并上注到导航卫星，调整星上数字预失真滤波器的参数；

S4、重复S1～S3。