[发明专利]适用于深空GNSS弱信号的帧同步方法及系统

说明书

本发明涉及一种适用于深空GNSS弱信号的帧同步方法及系统，通过对捕获到的信号进行分析处理，获取对应的弱信号的电文子帧信息，至少包括及电文比特的I路和Q路的累加值，同时对导航电文帧进行分析处理，获取同步头信息，再根据电文子帧信息和所述同步头信息，确认电文帧帧头的位置。本发明，能够解决深空环境下现有弱信号处理方法无法实现电文帧同步的问题，避免了因电文帧无法同步导致的导航定位异常的状况，有利于在载波相位未锁定的情况下实现帧同步处理，可应用于具有更高跟踪灵敏度的纯锁频跟踪情况，且通过实现深空GNSS弱信号电文帧同步，能够得到信号的发射时间，进而解算得到伪距等观测信息，实现探测器的定位。

技术领域

本发明涉及卫星信号应用领域，尤其涉及一种适用于深空GNSS弱信号的帧同步方法及系统。

背景技术

随着导航系统应用推广，越来越多的飞行器和飞行设备采用卫星导航系统进行单点定位和测速，深空探测飞行器在高灵敏信号处理技术突破下逐步应用基于卫星导航的定位手段。深空应用环境下，由于信号极弱无法实现电文解调，导航电文可通过地面测控站上注到飞行器接收机中，高灵敏接收机需要实现电文帧同步来得到信号的发射时间，从而实现伪距和定位解算。而极弱信号下，采用的是纯锁频跟踪，这使得传统帧同步技术已无法适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于深空GNSS弱信号的帧同步方法及系统，实现在微弱信号场景下的电文帧同步。

为实现上述发明目的，本发明提供一种适用于深空GNSS弱信号的帧同步方法，包括：

S10.对捕获到的信号进行分析处理，获取电文子帧信息；

S20.对导航电文帧的进行分析处理，获取同步头信息；

S30.根据所述电文子帧信息和所述同步头信息，确认电文帧帧头的位置。

在上述技术方案中，还包括：

S40.重复执行步骤S10-S30，记录所述电文帧帧头的位置出现的次数；

S50.确定所述电文帧帧头的位置出现的次数最多的对应位置，为所述电文帧帧头的位置。

在上述技术方案中，所述对捕获到的信号进行分析处理，获取电文子帧信息，具体包括：

S11.获取表征电文比特的I路和Q路的累加值；

S12.依次对连续的N个所述电文子帧内对应电文比特累加值与前一电文比特累加值进行差分，得到差分值；

S13.对N个所述电文子帧的差分结果进行相干累加，得到相干累加值。

在上述技术方案中，在步骤S30中，所述根据所述电文子帧信息和所述同步头信息，确认电文帧帧头的位置，包括：

S31.对导航电文帧的同步头进行差分，得到同步头差分值；

S32.通过同步头差分值依次对电文比特的相干累加值进行累加，得到差分累加值；

S33.确认差分累加值中的最大值，差分累加值的最大值的对应位置的前一位置即为电文帧帧头的位置。

在上述技术方案中，在步骤S12中，依次对连续的N个所述电文子帧内对应电文比特累加值与前一电文比特累加值进行差分，得到差分值，具体包括：

其中，表示为第j子帧的第i个电文比特累加值的复数形式，表示第j子帧的第i个电文比特I路的累加值，表示第j子帧的第i个电文比特Q路的累加值；表示为第j子帧的第i-1个电文比特的累加值的共轭；表示为第j子帧的第i个差分值；i的取值范围为1ˉM，M为一个子帧内的导航电文个数；j的取值范围为1ˉN，N为用于帧同步判断的电文子帧数。