[发明专利]基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法

说明书

本发明提供一种基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法，包括以下步骤：采集卫星信号，通过信频采样方式将卫星接收机接收到的信号模型转化为单输入多输出的盲分离模型；对采样信号进行背景降噪，得到降噪后的采样信号；利用降噪后的采样信号构造出一组新序列，构造并求解多项式，得到卫星信号的频率；根据得到的卫星信号的频率，求解卫星信号相位和振幅。本发明提供的一种基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法，根据卫星接收机接收的信号重新构造了一组新序列，通过选择适当的参数，之后建立多项式及方程组，最后用最小二乘法得到参数的估计值，从而对卫星信号进行精确捕获，有效提高卫星捕获的精确度和速度。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，更具体的，涉及一种基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法。

背景技术

21世纪，国防、民航管理及农业等各领域得到了长足发展，其中卫星导航在其中发挥积极作用。随着用户对于位置服务需求的急剧增大，在民用领域乃至军用领域对卫星导航接收机定位的快速性、实时性需求不断增高。一方面，由于信号捕获北斗卫星导航接收机是基带信号处理部分的基础步骤，它是跟踪和定位的前提，因此捕获算法性能的优劣也直接决定了接收机性的捕获速度、捕获精度等性能指标。另一方面，由于卫星信号可能会被山脉建筑物反射或被树木遮挡，强度将比正常信号弱很多，导致接收机无法获得直接有效的卫星信号，此时微弱信号在常规算法下无法实现正常捕获。

现有的卫星捕获技术采用的是码相位和多普勒频率二维网格上搜索，频率搜索范围为±10KHz，码相位搜索单元为0.5码片。将接收机每次搜索下产生的中频信号与接收到的北斗卫星信号作相关运算处理。若相关运算后的峰值超过了设定的捕获门限，则捕获成功。然而该方法存在着缺陷，若网格化区间越小，则捕获精度越高，而捕获速度越慢，但若网格化区间增大，此时捕获的效率提高，捕获精度下降，故二维网格搜索无法同时实现对北斗卫星信号的快速精确捕获。

发明内容

本发明为克服现有的二维网格搜索无法同时实现对北斗卫星信号的快速精确捕获的技术缺陷，提供一种基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于盲分离技术的北斗卫星微弱信号高精度快速捕获方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：采集卫星信号，通过信频采样方式将卫星接收机接收到的信号模型转化为单输入多输出的盲分离模型；

S2：基于矩阵谱分解方法对采样信号进行背景降噪，得到降噪后的采样信号；

S3：利用降噪后的采样信号满足出一组新序列，满足多项式，求解多项式，得到卫星信号的频率；

S4：根据得到的卫星信号的频率，求解卫星信号相位和振幅。

其中，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：设卫星接收机接收到的信号模型为：

其中，A_n为每个卫星C/A码的幅度，C(t)为C/A码，D(t)为导航数据码，f_IF为中频载波频率，f_n和θ_n,0为每个卫星信号的多普勒效应频率以及相位，该参数表征卫星的特征及卫星间的拓扑关系，n(t)为背景噪声；

S12：采集卫星信号后，通过信频采样方式将原先卫星接收机接收到的信号模型转化成单输入多输出的盲分离模型，具体为：

r＝A·x+n，