[发明专利]一种多个GPS卫星微弱回波信号检测的方法

摘要

本发明公开了一种多个GPS卫星微弱回波信号检测的方法，所述方法包括以下步骤：利用GPS公开的调制参数和C/A码对参考通道接收到的GPS信号进行分离重构得到参考信号；对回波信号进行直达波及其多径的抑制；对回波通道信号和不同的参考信号分别进行循环互模糊函数处理得到多个时延‑多普勒谱；对多个时延‑多普勒谱经过TF‑LV坐标变换得到多个检测量并将这些检测量进行叠加；根据检测量的概率分布得到最佳的检测门限，并与检验量的峰值进行比较判决，从而实现对多个GPS卫星微弱回波信号检测。本发明可以对低信噪比环境下的多个GPS回波信号具有良好的检测性能。

主权项

1.一种多个GPS卫星微弱回波信号检测的方法，其特征在于，所述多个GPS卫星微弱回波信号检测的方法包括以下步骤：步骤一，利用GPS的调制参数和C/A码对参考通道接收到的GPS信号进行分离重构得到各个独立的GPS参考信号；步骤二，利用步骤一得到的GPS参考信号对回波信号进行直达波及其多径的抑制，得到无直达波和多径影响的回波信号，利用得到的GPS参考信号对回波信号进行直达波及多径的抑制按以下进行：首先构造n个信号的多径空间为：其中，Q为采样点数，K为最大时延，由最大探测距离R_max/c得到，其中x_reci(t)为参考信号，R_max为最大探测距离，c为光速；然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径，将求min||S_sur‑X_ref·α||²转化为求得出：代入α_estim，解得：其中，S_sur为回波通道信号，α为自适应权值，α_estim为α的估计值，为X_ref的转置，S_other为回波通道中最终所剩的回波和噪声；步骤三，对回波通道信号和不同的参考信号分别进行循环互模糊函数处理得到多个时延‑多普勒谱；步骤四，对步骤三得到的多个时延多普勒谱经过TF‑LV坐标变换得到多个检测量并将这些检测量进行叠加，对不同卫星得到的检测量的TF‑LV变换方法包括：基线距离L和目标视角θ是固定的，根据几何关系列出方程组为：其中，Rr为回波通道中目标到接收端的距离，Rt为卫星到目标的距离，τ′为时延；通过解方程组得到距离和时延的关系为：多普勒频移和速度的关系为：其中，v为目标速度，λ为信号的波长，未知量β由以下公式计算得出：通过直达波与回波的循环互模糊函数得到的时延—多普勒谱为S_i(τ′,f)，i＝1,2,3,…，该谱经过变换得到距离—速度谱S_i(R,v)，然后将多个GPS卫星的S_i(R,v)谱进行叠加得到检测量为步骤五，根据叠加后的距离速度检测量的概率分布得到最佳的检测门限，通过将该检测门限与步骤四中得到的检验量的峰值进行比较判决，进行对多个GPS卫星微弱回波信号检测，所述根据检测量的概率分布得到最优判决门限，并与检测量的峰值进行比较判决方法包括：检测量S(R,v)分布为：其中，H₀为回波通道无回波信号，H₁为回波通道存在回波信号，N(·,·)为高斯分布，为回波通道的噪声功率，σ_reci为参考信号功率；检测器为：其中，检测器的最佳检测门限T为：式中，PFA为虚警概率；通过检测量S(R,v)的峰值与该门限T进行比较从而得到检测结果。