[發(fā)明專利]一種利用小波降噪進(jìn)行微弱導(dǎo)航信號(hào)捕獲的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910085473.5
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN101561485A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦紅磊;劉楊;金天
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S1/02
• 分類號(hào): G01S1/02;G01S5/02;G01S5/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 成金玉;盧 紀(jì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)捕獲領(lǐng)域，具體涉及一種利用小波降噪進(jìn)行微弱導(dǎo)航信號(hào) 捕獲的方法。

背景技術(shù)

近年以來，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的通信方 式大多采用直序擴(kuò)頻技術(shù)，用碼分多址來區(qū)別不同的衛(wèi)星。當(dāng)用戶位于叢林、峽谷、都 市、室內(nèi)以及掩體等環(huán)境時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)受到嚴(yán)重衰減，使得通常意義上的衛(wèi)星信號(hào)捕 獲方法無法滿足需求，也就無法完成跟蹤和定位解算。為了打破這種應(yīng)用上的瓶頸，要 求衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)具有強(qiáng)的微弱信號(hào)捕獲能力，從而達(dá)到更高的捕獲靈敏度。

小波分析是近年來新興的一種信號(hào)處理方法，其優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)在時(shí)域和頻域有良好的 局部化性質(zhì)。小波降噪方法的基本思路是對信號(hào)進(jìn)行小波變換將其分解為不同的尺度， 并分析相應(yīng)的高頻系數(shù)的特征，通過對噪聲占主導(dǎo)尺度的層進(jìn)行處理來實(shí)現(xiàn)降噪過程。 實(shí)驗(yàn)證明，小波降噪可以在一定程度上提高信噪比，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于信號(hào)檢測、圖 像處理等方方面面。

鑒于小波降噪的可以提高信噪比，如何將其應(yīng)用到微弱衛(wèi)星信號(hào)的捕獲，從而得到 對信號(hào)延遲和多普勒的估計(jì)將是本領(lǐng)域研究人員致力攻克的難點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用小波分析降噪來捕獲 微弱衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)捕獲的方法，以提高捕獲信噪比，降低捕獲的錯(cuò)誤檢測概率。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種利用小波分析降噪來捕獲微弱導(dǎo)航衛(wèi)星信 號(hào)，所述方法步驟如下：

步驟1、對每一顆可能存在的衛(wèi)星進(jìn)行長度為N毫秒的相關(guān)積分；

步驟2、將步驟1得到的結(jié)果進(jìn)行M次差分累加；

步驟3、將步驟2的結(jié)果進(jìn)行處理作為小波分析的輸入信號(hào)；

步驟4、選取小波基和小波變換層數(shù)，對輸入信號(hào)進(jìn)行小波變換；

步驟5、將小波變換后的信號(hào)進(jìn)行降噪處理；

步驟6、將步驟5進(jìn)行降噪處理后的信號(hào)進(jìn)行小波逆變換，得到恢復(fù)后的信號(hào)；

步驟7、計(jì)算恢復(fù)信號(hào)的信噪比；

步驟8、找到恢復(fù)信號(hào)的能量最大值，從而找到對應(yīng)的碼延遲和多普勒估計(jì)。

所述步驟5中將小波變換后的信號(hào)進(jìn)行降噪處理的步驟如下：

a.選擇閾值門限，采用的閾值估計(jì)方法為SUREShrink無偏估計(jì)；

b.設(shè)定閾值函數(shù)，采用的閾值函數(shù)為軟閾值函數(shù)；

c.設(shè)定小波降噪的噪聲結(jié)構(gòu)，采用的噪聲結(jié)構(gòu)為非歸一化的類高斯白噪聲；

d.進(jìn)行降噪處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果主要體現(xiàn)在：

(1)本發(fā)明通過將輸入信號(hào)進(jìn)行小波變換，利用小波變換多分辨分析的特點(diǎn)來降 低噪聲，提高了捕獲信號(hào)的信噪比，在處理微弱導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)捕獲時(shí)，能夠提高捕獲的 準(zhǔn)確性，即有效找到衛(wèi)星信號(hào)的碼延遲和多普勒估計(jì)，從而降低了誤捕概率。

(2)本發(fā)明通過設(shè)定閾值門限和估計(jì)方法，將處于小波域高尺度上的噪聲進(jìn)行濾 波處理，進(jìn)一步達(dá)到降低噪聲提高信噪比的要求。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明的相關(guān)積分的捕獲框圖、圖1b為差分累加的捕獲框圖；

圖2為本必明年小波降噪的處理示意圖；

圖3為本發(fā)明的利用小波降噪進(jìn)行信號(hào)捕獲的方法的系統(tǒng)流程圖。

圖4為采用本發(fā)明前的小波降噪前的信號(hào)示意圖；

圖5為采用本發(fā)明后的小波降噪后的信號(hào)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述說明以捕獲GPS微弱信號(hào)為實(shí) 例。

GPS中頻模擬信號(hào)可以表示如下：