[發明專利]一種基于子空間投影的減弱偽衛星遠近效應的方法

在審

• 申請號: 202011198592.4
• 申請日: 2020-10-31
• 公開（公告）號: CN112255649A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 王慶;施上;張波;嚴超;許九靖;劉鵬飛
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃未來城市應用技術研究所有限公司
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21;G01S19/37;G01S19/24
• 代理公司: 蘇州久元知識產權代理事務所(普通合伙) 32446
• 代理人: 潘宏偉

本發明的目的在于提供一種用于偽衛星信號接收過程的處理方法，包括偽衛星信號，通過峰度檢測的方法進行微弱信號檢測，對存在微弱信號的情況進行子空間投影處理直至特征值K小于門限。由于采用的子空間投影法，通過強信號矢量的正交投影算子，將接收信號對強信號投影至正交空間上進行微弱信號的捕獲，可以基本消除強信號對微弱信號的干擾。同時，本發明對于強信號空間的構造無需信號幅度參數，只需要信號延遲τ和多普勒頻移f_d兩個參數，提升了效率和準確率。本發明提出的子空間投影方法，捕獲的偽衛星信號適用碼分多址的調制方式，在室內外融合定位應用中具有很好的應用優勢。

技術領域：

本發明屬于衛星信號傳播與接收領域，尤其是涉及一種用于減弱遠近效應的偽衛星信號接收處理算法。

技術背景：

全球導航衛星系統(GNSS)是一種能夠為用戶提供連續、實時、精確的位置、速度和時間信息的基礎設施。目前，主要有四種全球衛星導航系統，分別是美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，歐盟的Galileo和中國的BDS。這些系統經過數十年的發展，已經滲透到人們生活的方方面面，為生產生活提供了極大的便利。但是在現有的技術條件下，GNSS系統只有在相對開闊的室外環境才能提供準確的信息服務。在狹隘的山谷地區，尤其是封閉的室內空間，因為地形和建筑物的遮擋，用戶接收機很難再接收到滿足數量和強度的衛星信號，這導致GNSS服務受到了極大的限制。因此，為了保證導航定位服務的質量，需要在具體的應用場景搭建偽衛星系統來彌補GNSS系統的缺陷。同時，由于偽衛星系統通常與對應GNSS系統播發相同頻段的信息，可以達到很好的銜接效果。

但是，在室內空間布設的偽衛星系統，因為與用戶接收機距離很近，相對距離差異明顯以及變化范圍很大，根據無線電傳輸的理論，這會導致接收信號功率動態變化范圍很大，接收機近處偽衛星信號會對遠處偽衛星信號產生干擾，影響遠處信號的捕獲，使接收機的定位解算結果產生較大誤差。

發明內容：

鑒于這種嚴重制約偽衛星系統發展和應用的缺陷，提出了一種基于子空間投影的信號捕獲算法。該方法能夠明顯的提高遠處較弱偽衛星信號的檢測和捕獲成功率。

本發明的目的在于提供一種用于偽衛星信號接收過程的處理方法，能夠減弱遠近效應的影響，從而提高受強信號干擾的微弱信號捕獲的準確率，為偽衛星接收終端提高定位解算精度提供方法。

一種基于子空間投影的減弱偽衛星遠近效應的方法，包括以下步驟：

A.通過用戶接收終端，接收目標頻段的偽衛星信號；

B.對高頻接收信號進行下變頻處理和模數轉換采樣，將其轉變為中頻數字偽衛星信號。然后應用峰度檢測的方法進行微弱信號檢測，如果峰度特征值小于設定門限，則認為存在微弱信號，步驟如下：

首先根據公式(1)對接收信號進行預處理：

其中x表示統計數據，μ表示均值，σ表示均方差，E表示期望值。將經過預處理的信號設為y_i，i＝1,2,…,N。

N表示偽衛星發射機信號總數，則根據公式(2)可以計算出特征值K：

因為隨著信號中微弱信號成分增加，信噪比提高，特征值K呈現下降的趨勢，構成負相關的關系。且當信號y_i為高斯白噪聲時K＝2，故可以根據實際情況將門限特征值K_g設定略小于2，通常來說1.75≤K_g＜2。

C.對存在微弱信號的接收信號根據以下公式和流程進行處理，

將步驟B中得到的中頻數字偽衛星信號根據公式(3)進行表示：

S(n)＝S_s(n)+S_w(n)+e(n)#(3)