本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法，特別涉及一種基于軟件接收機(jī)的導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)航信號(hào)模擬器能夠發(fā)射衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)，能夠方便用戶設(shè)備的測(cè)試，已經(jīng)成為導(dǎo)航領(lǐng)域重要的測(cè)試設(shè)備之一。但是，導(dǎo)航信號(hào)模擬器自身存在時(shí)延，其影響了對(duì)用戶設(shè)備的測(cè)試性能。

目前對(duì)于導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量的方法主要有示波器觀察法和接收機(jī)相關(guān)法。示波器觀察法需要較高的信噪比，不能測(cè)量被噪聲淹沒的導(dǎo)航信號(hào)，也不能測(cè)量沒有明顯信號(hào)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的信號(hào)比如boc和長(zhǎng)周期導(dǎo)航信號(hào)等；接收機(jī)相關(guān)法需要偽碼生成模塊，然而這在一些情況尤其是非公開偽碼應(yīng)用條件下是不方便的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于軟件接收機(jī)的導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于軟件接收機(jī)的導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法，包括以下步驟：

s1：利用高速示波器采集導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)射的射頻導(dǎo)航信號(hào)，獲得離散化的射頻導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)；

s2：將此離散化的射頻導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交下變頻處理，同時(shí)估計(jì)此導(dǎo)航信號(hào)的多普勒頻移和載波初始相位，將估計(jì)得到的多普勒頻移和載波初始相位從下變頻的信號(hào)中剝離，獲得剝離多普勒頻移和載波初始相位的兩路正交基帶信號(hào)分別為i支路信號(hào)和q支路信號(hào)；

s3：按照所采集射頻導(dǎo)航信號(hào)的偽碼速率對(duì)s2中的i支路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)獲得的偽碼序列作為本地偽碼，并將此本地碼分別超前和滯后d(d≤0.5)個(gè)碼片，獲得超前本地偽碼和滯后本地偽碼；

s4：將s2獲得的兩路正交基帶信號(hào)和超前本地偽碼以及滯后本地偽碼分別作為兩個(gè)非相干累加器的輸入，其中一個(gè)非相干累加器的輸入為兩路正交基帶信號(hào)和超前本地偽碼，另一個(gè)非相干累加器的輸入為兩路正交基帶信號(hào)和滯后本地偽碼；

s5：每個(gè)非相干累加器對(duì)輸入信號(hào)和本地偽碼進(jìn)行非相干累加，分別輸出超前非相干累積值e和滯后非相干累積值l；

s6：將s5獲得的超前非相干累積值e和滯后非相干累積值l作為偽碼鑒相器的輸入，偽碼鑒相器對(duì)輸入值e和l進(jìn)行鑒相處理，獲得偽碼鑒相值δ1；

s7：根據(jù)s6獲得的偽碼鑒相值δ1對(duì)超前本地偽碼和滯后本地偽碼的碼相位同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，它們的碼相位調(diào)節(jié)量為-δ1；

s8：繼續(xù)重復(fù)s4至s7，獲得多次偽碼鑒相值，第i次鑒相值為δi，并記錄每次鑒相值δi，使下一次獲得的鑒相結(jié)果δi+1不斷縮小并趨近于0，當(dāng)δi小于設(shè)定閾值(該閾值在實(shí)際應(yīng)用中一般小于納秒量級(jí))時(shí)，退出重復(fù)迭代操作，此時(shí)本地偽碼碼相位τi+1即為碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值。

在步驟s1中，所使用的高速示波器能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行滿足帶通采樣定理的數(shù)據(jù)采樣；需要對(duì)高速示波器和導(dǎo)航信號(hào)模擬器進(jìn)行時(shí)鐘同步；利用高速示波器采集導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)射的射頻信號(hào)時(shí)可以分為離線采集方式和在線采集方式。

在步驟s8中，所述獲得的碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值是指射頻信號(hào)的采集起始點(diǎn)至第一次出現(xiàn)的偽碼邊沿之間的時(shí)延；迭代閾值為根據(jù)需求所設(shè)置的測(cè)量精度值；所述碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值估計(jì)精度可達(dá)亞納秒量級(jí)甚至更高。

采用本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果：

本發(fā)明針對(duì)導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量問題，提出了一種基于軟件接收機(jī)的導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法，首先利用高速示波器采集導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)射的射頻信號(hào)，然后使用軟件接收機(jī)將此離散化的射頻信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)，對(duì)此基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)獲得本地偽碼；最后將基帶信號(hào)和本地偽碼的非相干累積結(jié)果輸入偽碼鑒相器進(jìn)行迭代獲得碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值。本方法能夠在沒有硬件偽碼產(chǎn)生模塊的情況下對(duì)導(dǎo)航模擬器的時(shí)延進(jìn)行估計(jì)，可以適用于所有的bpsk導(dǎo)航信號(hào)模擬器的時(shí)延測(cè)量，其測(cè)量精度可達(dá)亞納秒量級(jí)；而且軟件接收機(jī)修改方便，使用靈活，只要增加偽碼生成模塊便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)行大部分gnss導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體流程框圖

圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程圖。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，為本發(fā)明一種基于軟件接收機(jī)的導(dǎo)航信號(hào)模擬器時(shí)延測(cè)量方法的流程框圖，包括以下步驟：

s1：利用高速示波器采集導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)射的射頻導(dǎo)航信號(hào)，獲得離散化的射頻導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)；該數(shù)據(jù)模型可以表示為：

其中，n為時(shí)間序列下標(biāo)，d(n)為導(dǎo)航電文，c(n)為擴(kuò)頻偽碼，fc為載波頻率，fd為多普勒頻移，為載波初始相位，w(n)為信號(hào)噪聲。

s2：將此離散化的射頻導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交下變頻處理，獲得兩路正交基帶信號(hào)id(n)和qd(n)，如圖2中預(yù)處理模塊，兩路正交基帶信號(hào)可以表示為：

同時(shí)估計(jì)此導(dǎo)航信號(hào)的多普勒頻移和載波初始相位，將估計(jì)得到的多普勒頻移和載波初始相位從下變頻的信號(hào)中剝離，獲得剝離多普勒頻移和載波初始相位的兩路正交基帶信號(hào)分別為i支路信號(hào)ib(n)和q支路信號(hào)qb(n)；

ib(n)＝d(n)c(n)+w(n)(4)

qb(n)＝w(n)(5)

s3：按照所采集射頻導(dǎo)航信號(hào)的偽碼速率對(duì)s2中的i支路信號(hào)ib(n)進(jìn)行解調(diào)，如圖2中解調(diào)模塊。將解調(diào)獲得的偽碼序列作為本地偽碼pcode(n)，如圖2中pc，其初始碼相位為τ0＝0。并將此本地偽碼pcode(n)分別超前和滯后d(d≤0.5)個(gè)碼片，獲得超前本地偽碼ecode(n)和滯后本地偽碼lcode(n)，如圖2中ec和lc，其碼相位分別為τ0-d和τ0+d。

s4：將s2獲得的兩路正交基帶信號(hào)ib(n)和qb(n)與超前本地偽碼ecode(n)以及滯后本地偽碼lcode(n)分別作為兩個(gè)非相干累加器的輸入，其中一個(gè)非相干累加器的輸入為兩路正交基帶信號(hào)和超前本地偽碼，另一個(gè)非相干累加器的輸入為兩路正交基帶信號(hào)和滯后本地偽碼。

s5：每個(gè)非相干累加器對(duì)輸入信號(hào)和本地偽碼進(jìn)行非相干累加，分別輸出超前非相干累積值e和滯后非相干累積值l；其運(yùn)算過程為：

超前非相干累積值e：

其中，ncoh為相干累積次數(shù)；

滯后非相干累積值l：

s6：將s5獲得的超前非相干累積值e和滯后非相干累積值l作為偽碼鑒相器(如圖2中的dll鑒相器)的輸入，偽碼鑒相器對(duì)輸入值e和l進(jìn)行鑒相處理，獲得偽碼鑒相值δ1；

其中i＝1,2,3,4......(8)

s7：根據(jù)s6獲得的偽碼鑒相值δ1對(duì)超前本地偽碼和滯后本地偽碼的碼相位同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，它們的碼相位調(diào)節(jié)量均為-δ1；

s8：繼續(xù)重復(fù)s4至s7，獲得多次偽碼鑒相值，第i次偽碼鑒相值為δi，并記錄每次鑒相值δi，使下一次獲得的鑒相結(jié)果δi+1不斷縮小并趨近于0，當(dāng)δi小于設(shè)定閾值時(shí)，退出重復(fù)迭代操作，此時(shí)本地偽碼碼相位τi+1即為碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值。

在步驟s1中，所使用的高速示波器能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行滿足帶通采樣定理的數(shù)據(jù)采樣；需要對(duì)高速示波器和導(dǎo)航信號(hào)模擬器進(jìn)行時(shí)鐘同步；利用高速示波器采集導(dǎo)航信號(hào)模擬器發(fā)射的射頻信號(hào)時(shí)可以分為離線采集方式和在線采集方式；

在步驟s8中，所述獲得的碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值是指射頻信號(hào)的采集起始點(diǎn)至第一次出現(xiàn)的偽碼邊沿之間的時(shí)延；迭代閾值為根據(jù)需求所設(shè)置的測(cè)量精度值；所述碼片內(nèi)時(shí)延測(cè)量值估計(jì)精度可達(dá)亞納秒量級(jí)甚至更高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。