[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

说明书

本发明公开了一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法，属于信号质量监测评估技术领域。其通过对零中频信号进行多个层次的指标处理，可对信号接收层和信息接收层的明显异常进行快速告警；此外，根据多个层次的监测结果获取时域、频域、调制域和信息域等的先验信息，依据先验信息实现基准信号的构建，并对基准信号进行多个层次的指标处理，并与实测信号进行特征级深耦合比对，最终利用计算得到关联符合度完成异常的高精度检测。本发明可深入信号内部进行精细化分析，解决了传统监测手段无法兼顾高精度和实时性的技术难题，保证对各类信号异常的精准识别与快速告警。

技术领域

本发明涉及GNSS导航卫星信号质量监测评估领域，特别是指一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法。

背景技术

解决空间信号质量精确监测评估问题，是全球卫星导航系统安全运行的重要环节。因此，空间信号质量监测评估是全球卫星导航系统开放服务和安全运行的前提。

传统的信号质量监测评估手段是利用标准仪器和导航接收机完成仪器测试指标和接收观测量的符合性判断，无法兼容对信号异常的高精度监测和快速告警，而且对于深层次的信号异常，无法完成精准发现，极大影响系统服务能力的快速恢复和保持，因此，迫切需要发明新方法，攻克新技术，提供新手段，解决空间信号质量精确评定和快速故障定位的难题，从而保障导航系统的可靠服务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法，可实现对多个层次指标的综合分析评估，挖掘深层次信号异常，提升异常的检测精度，解决传统手段无法兼顾监测实时性和测量精度的技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多层次深耦合的导航信号异常高精度监测方法，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；

(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；

(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；

(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；

(5)将各层级指标间的关联符合度与异常检测判决模版矩阵进行匹配运算，完成对信号异常的检测。

进一步的，步骤(1)的具体方式为：

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。

进一步的，步骤(2)的具体方式为：

(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)：