[發明專利]一種導航衛星信號質量在軌優化方法

在審

• 申請號: 202010864092.3
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112068159A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉晗;楊志梅;徐啟炳;陳玲玲;郭媛媛;李炫;韓國強
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;G01S19/21;G01S19/24;G01S19/37
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

一種導航衛星信號質量在軌優化方法，屬于衛星導航技術領域，包括如下步驟：S11、利用地面天線接收導航衛星下行信號后，通過低噪放和濾波器對信號進行放大和濾波，然后利用數據采集設備對放大濾波后的下行信號進行射頻采樣；S12、采用GNSS接收機，對射頻采樣后的數據進行捕獲和跟蹤處理，并在基帶內對實測信號進行信號質量各指標分析；對于超差的指標，利用預失真算法，生成相應的預失真參數；S13、通過上注S12中的預失真參數，動態調整星上預失真濾波器的幅頻特性和相頻特性，并通過多次迭代使得導航衛星信號的各項指標全部滿足預設要求。本發明方法優化了導航信號質量，改善了導航系統的偽距偏差問題，有效提升了導航系統性能。

技術領域

本發明涉及一種導航衛星信號質量在軌優化方法，屬于衛星導航技術領域。

背景技術

導航衛星下行信號的質量對導航系統的定位、測速、授時精度等關鍵性能有很大的影響，是評價導航載荷優劣的重要指標。導航信號在發射過程中，會受到載荷中變頻器、濾波器、放大器、多工器、天線等非理想器件的影響，由于導航載荷發射信道中各器件具有非理想特性，包括幅度的不平坦以及相位的非線性，都會給信號帶來失真，影響導航信號質量，造成GNSS關鍵性能的惡化。

在北斗三號試驗星及組網星在軌測試期間，出現了用戶接收機偽距偏差超差的現象，是指監測接收機對不同衛星實測偽距值扣除各星地理論距離值、空間傳輸時延、衛星通道時延等后的殘差值遠超出了接收機的同頻通道時延一致性指標要求。各顆衛星導航信號的失真不一致，是導致偽距偏差的根本原因。由于不同衛星導航信號的非理想特性不同，因此這種信號畸變對于不同的衛星來說表現形式也并不完全相同。所以，不同的用戶接收機同時接收不同衛星的導航信號時，當接收機中復現的測距碼與衛星下行信號測距碼做相關運算時，不同衛星信號得到的相關曲線不同，導致不同衛星信號的S曲線過零點偏差也不同，從而會帶來不同的測距誤差，產生偽距偏差現象。

偽距偏差產生的根本原因是在軌運行衛星導航信號的畸變，而在衛星研制過程中由于器件的差異性不可能保證所有衛星信號特性完全一致，因此，為了最大程度上減小由信號非理想特性導致的偽距偏差給用戶帶來的影響，在軌導航衛星的下行信號質量提升成為了亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種導航衛星信號質量在軌優化方法，該方法通過星地系統閉環的方式實現對在軌衛星信號質量的分析和優化，在以往僅限于對信號質量進行評估的基礎上，實現了導航信號質量的在軌優化，有效提高了在軌導航衛星的信號性能，改善了導航系統的偽距偏差問題。具體為：(1)利用高增益的地面天線接收導航衛星下行信號后，通過低噪放對信號進行放大濾波，然后利用數據采集設備對濾波放大后的下行信號進行射頻采樣；(2)采用GNSS接收機處理方法，對高精度采集的數據送入專用于各個信號分量評估的軟件接收機進行高精度捕獲和跟蹤處理，并在基帶對實測信號進行各指標的詳細分析，得到信號質量各項指標的符合程度，作為信號質量優化的依據；通過設計高精度的預失真算法，基于通道固有的非理想特性在幅度域和相位域進行補償，生成相應的預失真參數(FIR濾波器系數)。利用(2)中指標符合性去有針對性的調整預失真參數，動態改變預失真濾波器的幅頻、相頻特性，并通過多次的迭代使得信號質量各項指標全部滿足要求。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種導航衛星信號質量在軌優化方法，包括如下步驟：

S1、接收導航衛星下行信號后，對接收信號進行放大、濾波，然后進行射頻采樣，獲得采集數據；

S2、對采集數據的信號進行捕獲、跟蹤、解調，獲得導航信號質量的評價參數；如果導航信號質量的評價參數不滿足設定的指標，則轉入S3，否則導航衛星信號質量在軌優化方法結束；

S3、利用預失真補償算法，對導航信號質量的評價參數進行優化，獲得預失真參數，并上注到導航衛星，調整星上數字預失真濾波器的參數；

S4、重復S1～S3。