[发明专利]一种超低失真导航信号采集及无混叠分离方法

说明书

本发明公开了一种超低失真导航信号采集及无混叠分离方法，属于信号处理技术领域。本方法首先利用信号和环境干扰的频谱分布簇进行带通重构，使监测的信号可以高分辨率无混叠采集，再利用无失真的标准测试信号完成对多通道信号传输链路的数字闭环比对，建模得到传输通道的系统传递函数，并利用最优化拟合的方式估计调理校正系数，从而完成信号畸变的超低失真校正，最后利用先验的信号分量时频域特征完成混合信号的超低失真准盲源分离。本方法可以将链路环境特性与信号多域畸变影响精准映射，减小幅频特性非线性恶化、正交性恶化、群时延波动以及原始数据混叠，提升了导航卫星采集测试数据的准确度，可实现高精度高可信的导航信号监测评估。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是指一种超低失真导航信号采集及无混叠分离方法，可用于高增益天线的导航卫星信号质量监测评估。

背景技术

卫星导航系统是与互联网和移动通信并列的三大信息基础设施之一，导航信号质量直接影响各行业时空信息安全，其中美欧GPS、Galileo空间信号质量异常是导致系统服务中断的主要原因。因此，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。高精度高可信的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。

但是，由于采集监测评估信号数据的链路器件受环境变化和元器件非线性影响，将产生频率色散、时延缓变、频率/通道一致性失真，这导致真实信号的多维度属性分析结果模糊化，极大影响信号质量异常检测的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低失真导航信号采集及无混叠分离方法，该方法采用分簇式频谱重构、数字化闭环校正以及基于先验信息的准盲源分离方式，可以有效分离采集测量信道引入的误差，保障信号监测链路“接近无失真”以及监测结果的准确可信。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超低失真导航信号的采集及无混叠分离方法，包括以下步骤：

(1)利用高增益天线对GNSS导航卫星进行实时稳定跟踪，对卫星的下行导航信号进行接收；

(2)根据卫星发射信号和环境干扰信号的频谱分布簇进行带通重构，选定高分辨率的无混叠数据速率来提取导航信号；

(3)将理想仿真的标准测试信号通过卫星下行导航信号采集传输链路进行传输，利用数字化闭环估计传输链路的系统传递函数；

(4)将系统传递函数进行数字化建模，利用最优化拟合的方式得到闭环补偿调理系数，并完成对卫星下行导航信号的校正；

(5)根据卫星下行导航信号的先验信息进行时频域精准重构，并基于准盲源分离方式完成对导航信号中各信号分量的超低失真分离。

进一步的，步骤(1)的具体方式为：

根据卫星的星历计算当前时刻天线跟踪站址坐标下，观测卫星信号所需的方位角和俯仰角，通过伺服电机控制高增益天线的运动，完成对卫星的跟踪接收。

进一步的，步骤(2)的具体方式为：

(201)将卫星实际播发信号和环境干扰信号的频谱的起始频率和终止频谱进行分组，形成无混叠的频带分布簇其中k代表不同的卫星播发信号和环境干扰信号，为起始频率，为终止频率，并在全频段频谱上重构需要处理的带通滤波器通带带宽；

(202)根据接收采集设备兼容的采集数据速率F_s进行遍历计算，计算分布在无混叠带宽区域内的频带分布簇其中，N₁和N₂为整数；在遍历计算中选择满足频带分布簇计算要求的最大的采集数据速率作为数据提取速率，利用该数据提取速率将卫星的下行导航信号提取出来，得到数字导航信号T₀(n/F_s)。

进一步的，步骤(3)的具体方式为：