[发明专利]一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法

权利要求书

1.一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用高增益天线对导航信号进行采集接收，并将信号载波和多普勒剥离，得到零中频信号；具体方式为：

利用导航接收机接收导航卫星的全部信号分量，并利用跟踪环路中的多普勒信息和先验的中频载波频率信息完成零中频信号S₀(n)的获取：

S₀(n)＝S(n)×[cos(2πf_cn/F_s)+jsin(2πf_cn/F_s)]×[cos(2πf_dn/F_s)+jsin(2πf_dn/F_s)]，其中，F_s为采样率，f_c为中频频率，S(n)为原始数据，j为虚数单位，n为时间变量；

(2)从信号原始层、信号接收层和信息接收层对零中频信号进行指标计算处理，并通过信号接收层和信息接收层实时发现的异常进行快速告警；具体方式为：

(201)将步骤(1)得到的零中频信号进行信号原始层处理：

利用傅立叶变换的功率谱分析，得到零中频信号的频域观测信息，并根据理想信号的功率谱包络进行计算传输函数H(n)：

其中，DFT为离散傅里叶变换，S_ideal(n)为根据信号接口控制文件格式生成的离线信号；

对零中频信号的时域波形进行码片整周期脉冲码片剥离，得到时域观测指标以及噪声信号波形信息noise(n)：

其中，为S_ideal(n)的共轭，rank为计算信号向量的长度的运算；

将零中频信号的实部和虚部进行二维空间的分布绘制，得到调制域复用映射关系Mult[a₁(n),...,a_k(n)]，其中a₁(n),...,a_k(n)代表复用信号中的各个信号分量；

(202)将步骤(1)得到的零中频信号进行信号接收层处理：

将零中频信号与本地伪码进行相关处理，得到相关域观测的指标信息与确定的本地伪码c_k(n)，将相关后的相关曲线与码跟踪环路的延迟相位进行测距计算，得到测量域的观测信息以及信号与本地时的时延差τ_k，当信号与伪码相关后的相关曲线无明显相关峰值时，对信号异常进行实时告警；

(203)将步骤(1)得到的零中频信号进行信息接收层处理：

判决零中频信号中包含的导航电文信息d_k(n)，当电文信息存在与标准格式的明显错误时，对信号异常进行实时告警；

(3)根据先验的时域、频域、调制域以及信息域信号特征构建理论信号基准模型，得到基准信号，并从信号原始层、信号接收层和信息接收层对基准信号进行指标计算处理；具体方式为：

(301)根据步骤(2)得到的信号原始层、信号接收层和信息接收层的指标构建理论信号基准模型，得到基准信号J(n)：

J(n)＝IDFT[H(n)]*{Mult[c₁(n-τ₁)d₁(n-τ₁),...,c_k(n-τ_k)d_k(n-τ_k)]+noise(n)}；

式中，IDFT为傅里叶反变换，c₁c₂...c_k为各个分量的本地伪码，d₁d₂...d_k为各个分量的电文，τ₁τ₂...τ_k为各个分量观测信息以及信号与本地时的时延差，Mult为步骤(201)得到调制域复用映射关系；

(302)将基准信号J(n)进行信号原始层处理，得到功率谱谱线、功率谱偏差、时域重构波形、调制映射星座图；此时基准信号的传输函数H(n)恒为1，噪声信号波形信息noise(n)恒为0，将基准信号J(n)的实部和虚部进行二维空间的分布绘制，得到调制域复用映射关系Mult_ideal[a₁(n),...,a_k(n)]，其中a₁(n),...,a_k(n)代表复用信号中的各个信号分量；

将基准信号J(n)进行信号接收层处理，得到各分量信号与本地伪码的相关峰曲线、相关峰峰值、相关损失、信号载噪比；

将基准信号与本地伪码进行相关处理，得到相关域观测的指标信息与确定的本地伪码c_k(n)，将相关后的相关曲线与码跟踪环路的延迟相位进行测距计算，得到测量域的观测信息与信号与本地时的时延差τ_k；

将基准信号J(n)进行信息接收层处理，得到电文信息原始位、各电文帧的信息位数值，判决得到基准信号中包含的导航电文信息d_k(n)；

(4)将所述基准信号和所述零中频信号的各层级指标进行特征级深耦合，计算各层级指标间的关联符合度；步骤(4)中关联符合度的计算方式为：

其中，x为每个信号分量信号原始层、信号接收层和信息接收层的观测指标，μ为基准信号各个维域的观测指标，n代表不同信号分量，k和p代表不同维度的指标数量，i和m代表不同维度的指标排列序号；

(5)将各层级指标间的关联符合度与异常检测判决矩阵进行匹配运算，完成对信号异常的检测；具体方式为：

(501)对关联符合度矩阵L和异常检测判决矩阵M进行匹配运算，得到异常检测判别矩阵

(502)对异常检测判别矩阵进行门限判决，完成对信号异常的检测。