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)”的接收機結(jié)構(gòu)下使用，其對副載波跟蹤環(huán)進行了特殊設計，使用于副載波跟蹤和副載波延遲估計的相關值的有效積分區(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)鑒相方法設計提出了一類優(yōu)選的方法，并基于BOC信號二維自相關函數(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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線擴頻信號測距領域，特別針對BOC類擴頻信號，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】
[0002]全球衛(wèi)星導航系統(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、保障國家安全的重要基礎設施。GNSS系統(tǒng)中用戶的定位、測速、授時精度取決于接收機對導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，難以通過差分、多頻方式消除，已成為衛(wèi)星導航系統(tǒng)進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，一是設計具有更好抗多徑能力的導航信號，從系統(tǒng)層面提升抗多徑性能、增加抗多徑潛質(zhì)；二是在導航終端利用天線、基帶、測量域等接收機本地技術降低多徑效應的影響。
[0004]在導航信號設計方面，各國發(fā)展的新一代的衛(wèi)星導航系統(tǒng)普遍采用二進制偏置載波調(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，也為導航接收機處理技術帶來挑戰(zhàn)，其相關函數(shù)具有多峰的特點導致信號跟蹤具有多峰模糊問題，限制了 BOC信號實際應用中測距精度，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)對信號進行連續(xù)跟蹤；不考慮載波的影響，其采用的自相關函數(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做分離的兩部分，分別進行跟蹤。該方法從接收機的構(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)對接收信號進行連續(xù)跟蹤，不考慮載波的影響，其采用的相關函數(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)設計，使用于副載波跟蹤和副載波延遲估計的相關值的有效積分區(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)設計中，通過設計本地偽碼調(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)設計中，通過設計本地偽碼調(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)設計中，通過設計本地偽碼調(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)設計中，通過設計本地偽碼調(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，在進行相關運算時，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關系為n=m ;其中d為多路相關器的相關間距。
【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