[發明專利]一種基于小波變換的北斗衛星信號高精度盲捕獲方法

有效

• 申請號: 201910161390.3
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109975842B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 吳宗澤;黃婷婷;李建中;梁澤逍;張學文;張興斌
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.一種基于小波變換的北斗衛星信號高精度盲捕獲方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集衛星信號，利用小波閾值降噪法對采樣信號進行背景降噪，得到降噪后的采樣信號；

S2：建立衛星接收機接收到的衛星信號模型并轉化為單輸入多輸出的盲分離模型，將降噪后的采樣信號作為所述盲分離模型的輸入信號；

S3：利用盲分離模型構造新的空間譜函數，對空間譜函數進行搜索，得到衛星信號的頻率；包括以下步驟：

S3.1：根據盲分離模型計算公式兩邊同時求自相關矩陣并結合正弦信號相關函數頻率不變的特性，得到矩陣Q：

Q＝E(r·r^H)＝A·E(x·x^H)·A^H+σ²I＝A·R_xx·A^H+σ²I

其中，R_xx＝E(x·x^H)，R_xx是衛星信號的協方差矩陣，I為單位矩陣，E為求數學期望，σ²為背景噪聲的方差；

S3.2：對矩陣Q進行特征值分解：

矩陣Q數學分解后將有N個大特征值，M-N個小特征值，U_X是由大特征值對應的特征矢量張成的信號子空間，U_N是由小特征值對應的特征矢量張成的噪聲子空間；

S3.3：構造新的空間譜函數：

其中，P為構造的空間譜函數；

S3.4：通過對空間譜函數進行搜索，其極值點對應的頻率即為所求的衛星信號的頻率；

S4：根據衛星信號的頻率，求解信號初始相位，完成衛星的捕獲。

2.根據權利要求1所述的基于小波變換的北斗衛星信號高精度盲捕獲方法，其特征在于，步驟S1中采集衛星信號，利用小波閾值降噪法對衛星信號進行背景降噪，得到降噪后的采樣信號，包括以下步驟：

S1.1：選擇小波函數并確定分解層次，對摻雜著背景噪聲的衛星信號進行小波分解計算，分為若干層次；

S1.2：設定閾值并根據閾值對每一層分解計算得到高頻系數進行量化處理；

S1.3：根據小波分解后得到的細節系數和量化后的高頻系數對衛星信號進行小波重構，重構后的信號為降噪后的采樣信號。

3.根據權利要求2所述的基于小波變換的北斗衛星信號高精度盲捕獲方法，其特征在于，步驟S2中建立衛星接收機接收到的衛星信號模型并轉化為單輸入多輸出的盲分離模型，將降噪后的采樣信號作為所述盲分離模型的輸入信號，包括以下步驟：

S2.1：建立衛星接收機接收到的衛星信號模型：

式中，t為時間，A_n為第n個衛星C/A碼的幅度，C(t)為C/A碼，D(t)為導航數據碼，f_IF為中頻載波頻率，f_n和θ_n,0為第n個衛星信號的多普勒效應頻率以及相位，n(t)為背景噪聲；

S2.2：通過信頻采樣方式將衛星信號模型轉化為單輸入多輸出的盲分離模型：

r＝A·x+n

式中：

上述式中，T表示轉置，H表示赫米特轉置，r代表同一采樣點不同通道采集的衛星信號，A為系數矩陣，F_N＝f_IF+f_n，M表示第M個采樣通道，列向量x中的參數A_N為衛星載波信號強度，θ_N,0為衛星載波信號初始相位，P為C/A碼與導航電文碼的乘積。

4.根據權利要求1所述的基于小波變換的北斗衛星信號高精度盲捕獲方法，其特征在于，步驟S4中根據衛星信號的頻率，求解信號初始相位，完成衛星的捕獲，包括以下步驟：

S4.1：對降噪后的采樣信號作最小二乘法：

x＝A⁺·r

式中，A⁺為A的逆偽矩陣；

S4.2：求解信號初始相位：

θ＝[θ_1,0 θ_2,0 … θ_N,0]^T

完成衛星的捕獲。