[發明專利]一種超低失真導航信號采集及無混疊分離方法

有效

• 申請號: 202110321661.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113126131B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 劉亮;蔚保國;易卿武;鄧志鑫;王振華;葉紅軍;郎興康;楊建雷;趙精博;李碩;秦明峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/24;G01S19/23;G01S19/25
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種超低失真導航信號采集及無混疊分離方法，屬于信號處理技術領域。本方法首先利用信號和環境干擾的頻譜分布簇進行帶通重構，使監測的信號可以高分辨率無混疊采集，再利用無失真的標準測試信號完成對多通道信號傳輸鏈路的數字閉環比對，建模得到傳輸通道的系統傳遞函數，并利用最優化擬合的方式估計調理校正系數，從而完成信號畸變的超低失真校正，最后利用先驗的信號分量時頻域特征完成混合信號的超低失真準盲源分離。本方法可以將鏈路環境特性與信號多域畸變影響精準映射，減小幅頻特性非線性惡化、正交性惡化、群時延波動以及原始數據混疊，提升了導航衛星采集測試數據的準確度，可實現高精度高可信的導航信號監測評估。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，特別是指一種超低失真導航信號采集及無混疊分離方法，可用于高增益天線的導航衛星信號質量監測評估。

背景技術

衛星導航系統是與互聯網和移動通信并列的三大信息基礎設施之一，導航信號質量直接影響各行業時空信息安全，其中美歐GPS、Galileo空間信號質量異常是導致系統服務中斷的主要原因。因此，解決空間信號質量精確監測評估問題，是全球衛星導航系統安全運行的重要環節。高精度高可信的空間信號質量監測評估是全球衛星導航系統開放服務和安全運行的前提。

但是，由于采集監測評估信號數據的鏈路器件受環境變化和元器件非線性影響，將產生頻率色散、時延緩變、頻率/通道一致性失真，這導致真實信號的多維度屬性分析結果模糊化，極大影響信號質量異常檢測的準確度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超低失真導航信號采集及無混疊分離方法，該方法采用分簇式頻譜重構、數字化閉環校正以及基于先驗信息的準盲源分離方式，可以有效分離采集測量信道引入的誤差，保障信號監測鏈路“接近無失真”以及監測結果的準確可信。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種超低失真導航信號的采集及無混疊分離方法，包括以下步驟：

(1)利用高增益天線對GNSS導航衛星進行實時穩定跟蹤，對衛星的下行導航信號進行接收；

(2)根據衛星發射信號和環境干擾信號的頻譜分布簇進行帶通重構，選定高分辨率的無混疊數據速率來提取導航信號；

(3)將理想仿真的標準測試信號通過衛星下行導航信號采集傳輸鏈路進行傳輸，利用數字化閉環估計傳輸鏈路的系統傳遞函數；

(4)將系統傳遞函數進行數字化建模，利用最優化擬合的方式得到閉環補償調理系數，并完成對衛星下行導航信號的校正；

(5)根據衛星下行導航信號的先驗信息進行時頻域精準重構，并基于準盲源分離方式完成對導航信號中各信號分量的超低失真分離。

進一步的，步驟(1)的具體方式為：

根據衛星的星歷計算當前時刻天線跟蹤站址坐標下，觀測衛星信號所需的方位角和俯仰角，通過伺服電機控制高增益天線的運動，完成對衛星的跟蹤接收。

進一步的，步驟(2)的具體方式為：

(201)將衛星實際播發信號和環境干擾信號的頻譜的起始頻率和終止頻譜進行分組，形成無混疊的頻帶分布簇其中k代表不同的衛星播發信號和環境干擾信號，為起始頻率，為終止頻率，并在全頻段頻譜上重構需要處理的帶通濾波器通帶帶寬；

(202)根據接收采集設備兼容的采集數據速率F_s進行遍歷計算，計算分布在無混疊帶寬區域內的頻帶分布簇其中，N₁和N₂為整數；在遍歷計算中選擇滿足頻帶分布簇計算要求的最大的采集數據速率作為數據提取速率，利用該數據提取速率將衛星的下行導航信號提取出來，得到數字導航信號T₀(n/F_s)。

進一步的，步驟(3)的具體方式為：