[发明专利]一种基于最大似然估计的北斗弱信号位同步方法

说明书

本发明公开了一种基于最大似然估计的北斗弱信号位同步方法，属于卫星导航接收机基带信号处理方法技术领域。在对北斗非GEO卫星弱信号进行位同步时将位同步与剥离NH码相结合，很好地消除了导航电文比特跳变对相干积分的影响。完成位同步后再采用先猜后检的方法实现跨越导航电文信息位宽度的长相干积分算法，提高环路信噪比，稳定可靠地实现对弱信号的跟踪，提高北斗导航接收机灵敏度。

技术领域

本发明属于卫星导航接收机基带信号处理方法技术领域，特别涉及了一种北斗弱信号位同步方法。

背景技术

近年来，导航技术快速蓬勃发展，卫星导航不仅仅单一地用于军事方面，而且在各个方面的运用越来越多，包括气象应用、航空航海运输、智能交通、大型基础建设、精细农业、个人位置服务等方面。随着北斗导航接收机应用的不断发展和深入，对其系统高性能、低功耗、微型化等要求越来越高。而在室内、隧道、密林等复杂的环境中，接收到的北斗卫星信号的强度相对微弱，一般的北斗导航接收机难以满足定位需求。因此针对弱信号情况下的北斗导航接收机跟踪技术研究，具有非常重要的意义和相当广阔的前景。

加长相干积分时间可以提高环路信噪比，提高信号跟踪的灵敏度，这也是高灵敏度接收机的基本工作原理。然而相干积分的时间长短和功效会受到数据比特跳变的影响，这就限制了相干积分算法的应用。

北斗的空间星座包括地球静止卫星(GEO)、中圆地球轨道卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)。MEO/IGSO卫星播发D1导航电文，GEO卫星播发D2导航电文。D1导航电文的速率为50bps，一个信息位宽度为20ms，且调制有Neumann-Hoffman码(NH码)，在未剥离NH码的情况下，导航电文数据电平跳变频繁，只能实现1ms相干积分，即使剥离NH码，其相干积分时间也只能达到20ms。而D2导航电文每隔2ms比特位就有可能发生翻转，这就限制了其相干积分时间最长为2ms。

因此，要想进行长相干积分，完成对弱信号的跟踪，必须要消除导航电文比特跳变以及NH码相位变化的影响。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于最大似然估计的北斗弱信号位同步方法，消除导航电文比特跳变以及NH码相位变化的影响。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于最大似然估计的北斗弱信号位同步方法，包括以下步骤：

(1)利用中频采样器采集北斗卫星信号，控制数据采集过程，得到一组北斗卫星弱信号，并对该组北斗卫星弱信号进行处理，得到北斗数字中频信号；

(2)对北斗软件接收机平台进行初始化，并将步骤(1)得到的北斗数字中频信号作为北斗软件接收机平台的输入信号；

(3)对输入的北斗数字中频信号进行捕获，得到可见卫星载波频率和码相位的粗略估计值；

(4)捕获完成后，对北斗数字中频信号进行跟踪，得到可见卫星载波频率和码相位的精确估计值，并获得各种北斗测量值；

(5)在跟踪的过程中利用最大似然估计对信号进行位同步判断，实现北斗弱信号的位同步；对北斗非GEO卫星弱信号进行位同步时需同时剥离NH码；

(6)完成位同步后，利用先猜后检的方法实现跨越导航电文信息位宽度的长相干积分，相干积分时间为Lms，跟踪稳定后便会输出原始导航电文。

进一步地，步骤(5)中对北斗非GEO卫星弱信号利用最大似然估计进行位同步的步骤如下：

(5A)任意选取载波环输出的1ms宽数据比特流中的一个为起点，每20个数据为1组，共选取N组；

(5B)将每组数据分别与NH码相关后内部累加并取绝对值，将N组数据的结果累加，得到第一个估计结果；