基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的boc信號抗多徑方法
【專利摘要】一種基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，該方法在“載波環(huán)+副載波環(huán)+碼環(huán)”的接收機(jī)結(jié)構(gòu)下使用，其對副載波跟蹤環(huán)進(jìn)行了特殊設(shè)計，使用于副載波跟蹤和副載波延遲估計的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為[0,Te]，其中Te<Tc，Tc表示偽碼碼片寬度，即，副載波跟蹤和副載波延遲估計僅利用了每個偽碼碼片到達(dá)較早部分的能量；同時，為獲得更為良好的抗多徑效果，對偽碼跟蹤環(huán)鑒相方法設(shè)計提出了一類優(yōu)選的方法，并基于BOC信號二維自相關(guān)函數(shù)的特點，對副載波環(huán)所利用的有效積分區(qū)間，碼環(huán)鑒相間隔提出了相應(yīng)的約束條件；本發(fā)明可以顯著降低2-D跟蹤下多徑對測距的影響，對較長延遲的多徑誤差有明顯的抑制作用，提供了可觀的性能改善。
【專利說明】基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線擴(kuò)頻信號測距領(lǐng)域，特別針對BOC類擴(kuò)頻信號，用于抑制其測距中多徑的影響，為一種基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite Systems, GNSS)可以提供全天候、無間斷、實時定位、授時信息，已成為一個國家支持國民經(jīng)濟(jì)、保障國家安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施。GNSS系統(tǒng)中用戶的定位、測速、授時精度取決于接收機(jī)對導(dǎo)航信號延遲的測量精度。實際環(huán)境中，多種因素可以對該延遲的測量精度產(chǎn)生影響。其中多路徑效應(yīng)是眾多因素中最為特殊的一種，其與用戶周圍具體環(huán)境相關(guān)，難以通過差分、多頻方式消除，已成為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)一步提高測距精度的瓶頸因素。
[0003]GNSS系統(tǒng)抑制多徑影響有兩個主要手段，一是設(shè)計具有更好抗多徑能力的導(dǎo)航信號，從系統(tǒng)層面提升抗多徑性能、增加抗多徑潛質(zhì)；二是在導(dǎo)航終端利用天線、基帶、測量域等接收機(jī)本地技術(shù)降低多徑效應(yīng)的影響。
[0004]在導(dǎo)航信號設(shè)計方面，各國發(fā)展的新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)普遍采用二進(jìn)制偏置載波調(diào)制(Binary Offset Carrier, B0C)調(diào)制方式的信號，與傳統(tǒng)的Binary Phase ShiftKey (BPSK)調(diào)制方式的導(dǎo)航信號相比，BOC信號可以在有限的頻帶資源中提供與現(xiàn)有信號較好的頻譜分離，降低系統(tǒng)間干擾；同時可以提供更高的測距精度和更好的抗多徑潛質(zhì)。
[0005]BOC信號在提供這些更具優(yōu)勢性能的同時，也為導(dǎo)航接收機(jī)處理技術(shù)帶來挑戰(zhàn)，其相關(guān)函數(shù)具有多峰的特點導(dǎo)致信號跟蹤具有多峰模糊問題，限制了 BOC信號實際應(yīng)用中測距精度，也限制了 BOC信號良好抗多徑性能。而隨著BOC調(diào)制階數(shù)的提升，這一問題所帶來的困難也愈加增大。
[0006]為解決多峰模糊問題，近年來有多種算法被提出，比如ASPeCT算法，BPSK-Like方式，Bump-Jump放法，Shaping方法等,但這些方法一般只能單一的針對多峰模糊度問題進(jìn)行優(yōu)化解決，難于同時兼顧的抗多徑性能。這些方法根本上將偽碼與副載波當(dāng)做一個整體處理，一般僅采用“載波環(huán)+碼環(huán)”的結(jié)構(gòu)對信號進(jìn)行連續(xù)跟蹤；不考慮載波的影響，其采用的自相關(guān)函數(shù)本質(zhì)上是相對延遲的一維函數(shù)，因此在此稱之為一維(1-D)跟蹤。
[0007]另一種方法將偽碼與副載波當(dāng)做分離的兩部分，分別進(jìn)行跟蹤。該方法從接收機(jī)的構(gòu)架上不同于上述方法，其采用“載波環(huán)+副載波環(huán)+碼環(huán)”的結(jié)構(gòu)對接收信號進(jìn)行連續(xù)跟蹤，不考慮載波的影響，其采用的相關(guān)函數(shù)是對偽碼延遲，副載波延遲兩個參數(shù)的二維函數(shù)，因此在此稱為二維(2-D)跟蹤。該方法獨立跟蹤偽碼和副載波，得到兩個環(huán)路的信號延遲估計，并將兩個環(huán)路提供的觀測量用非線性方式組合，得到較高精度的測距值。
[0008]2-D跟蹤方法為BOC信號的處理提供了 一種新的框架，目前可用于解決BOC信號的整周模糊問題，并適用于高階BOC信號。但是目前的研究表明，現(xiàn)有方法對于BOC信號的多徑誤差沒有明顯的抑制，該方法下多徑誤差與傳統(tǒng)跟蹤方法的誤差基本一致。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，較好地解決了 2-D跟蹤結(jié)構(gòu)下的抗多徑問題。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0011]一種基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，基于副載波跟蹤環(huán)設(shè)計，使用于副載波跟蹤和副載波延遲估計的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為T。表示偽碼碼片寬度。即，副載波跟蹤和副載波延遲估計利用了每個偽碼碼片到達(dá)較早部分的能量。
[0012]獲取有效積分區(qū)間為[0，TJ的方法之一是:在副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，通過改變本
地偽碼調(diào)制基本波形(O的形狀與延遲，從而使得副載波跟蹤所用的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為[0，TJ。
[0013]獲取有效積分區(qū)間為[0，TJ的方法之二是:副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，通過設(shè)計本地偽碼調(diào)制基本波形Φ0的形狀與延遲，使t>Te+ Δ時，W = ◎，并利用生成本地
偽碼信號
【權(quán)利要求】
1.一種基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，用于副載波跟蹤和副載波延遲估計的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為[0，TJ，其中Te〈T。，Tc表示偽碼碼片寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，獲取有效積分區(qū)間為[0，TJ的方法是:在副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，通過設(shè)計本地偽碼調(diào)制基本波形的形狀與延遲，從而使得副載波跟蹤所用的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為[0，Te]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，獲取有效積分區(qū)間為[o，ig的方法是:副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，通過設(shè)計本地偽碼調(diào)制基本波形
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，獲取有效積分區(qū)間為[o，ig的方法是:副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，通過設(shè)計本地偽碼調(diào)制基本波形ff(0的形狀與延遲，使
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，獲取有效積分區(qū)間為[0，TJ的方法是:使用與接收信號匹配的本地偽碼波形和本地副載波波形，并將本地偽碼信號提前Te的相位，Te=Tc-T6,使得副載波跟蹤所用的相關(guān)值的有效積分區(qū)間為[O, TJ 0
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一權(quán)利要求所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法,其特征在于，在進(jìn)行相關(guān)運算時，利用對偽碼延遲的估計值以及對副載波延遲估計值調(diào)整本地偽碼信號和本地副載波信號的延遲，以對信號保持跟蹤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，設(shè)本地生成偽碼為cm?本地生成副載波為40、，對接收信號偽碼延遲的估計值為，對接收信號副載波延遲估計值為t,則
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，所述副載波跟蹤環(huán)設(shè)計中，副載波環(huán)鑒相時利用所述有效積分區(qū)間為[o，ig的積分值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，在副載波跟蹤和副載波延遲估計中采用抗多徑方法的同時，在偽碼跟蹤中同時采用抗多徑方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，所述鑒相方法為BPSK信號抗多徑方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，所述偽碼跟蹤環(huán)設(shè)計中，采用使多徑在延遲大于Te時不能對偽碼環(huán)產(chǎn)生影響的鑒相方法對偽碼環(huán)進(jìn)行鑒相。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，所述抗多徑方法為double delta方法，PAC方法，HRC方法，shaping方法或早早跟蹤方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于二維跟蹤結(jié)構(gòu)的BOC信號抗多徑方法，其特征在于，若BOC信號的副載波片寬度為Ts，則碼環(huán)與副載波環(huán)參數(shù)優(yōu)化規(guī)則為:Te=mTs，m為正整數(shù)；d=nTs, η為正整數(shù)；m , η關(guān)系為n=m ;其中d為多路相關(guān)器的相關(guān)間距。
【文檔編號】G01S19/22GK103439715SQ201310368774
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】姚錚, 高揚, 陸明泉 申請人:清華大學(xué)