CN104880715B - 应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用于BOC(n,n)信号的无模糊抗多径接收方法，包括以下步骤：将接收到的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到z i (t)和z q (t)，根据伪码相位信息生成扩频码和副载波，将扩频码和副载波调制后得到X(t)，X(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I P 和Q P ；根据伪码相位信息生成参考波形信号W(t)，W(t)的基本波形信号由4个宽度均为Δ1的基本矩形波组成，其幅度为1、1、1、‑1，前2个基本矩形波之间的间隔为Δ2。W(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I W 和Q W ；S3：根据步骤S2中得到的I P 、Q P 、I W 、Q W ，通过公式d(ε)=I P (ε)I W (ε) + Q P (ε)Q W (ε) 得到伪码鉴相函数；S4：循环进行步骤S2至S3，实现BOC(n,n)信号伪码的跟踪过程。本发明的方法能有效消除伪码鉴相函数的错锁点。

Description

应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法。
背景技术
多径是卫星直达信号经过周围物体的反射进入接收机天线造成的，难以通过建立数学模型、差分等方式消除，多径已成为目前卫星导航系统定位的主要误差源之一。传统的BPSK接收机一般采用码相关参考波形技术来消除多径误差。码相关参考波形技术通过在本地生成一系列的参考波形来构造出较为理想的伪码鉴相函数。传统的参考波形包括W2波形、W3波形、W4波形等，在应用于BPSK信号时仅受短延迟多径信号的影响。
卫星导航系统中的BOC调制方式是GPS现代化、Galileo卫星导航系统以及我国的北斗卫星导航系统所采用的一种信号调制方式，码相关参考波形技术在应用于BOC(n,n)信号时，其伪码鉴相函数有错锁点，导致跟踪时可能会误锁定到旁瓣，使定位出现偏差，直接影响卫星导航接收机的定位性能。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法。本发明设计出一种新的参考波形，该波形构造出的伪码鉴相函数不存在错锁点，可有效解决码相关参考波形技术应用于BOC(n,n)信号时的跟踪模糊的问题。
本发明的技术方案是：
一种应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法，包括以下步骤：
S1：将接收到的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号z i (t)和z q (t)；
S2：根据伪码相位信息生成扩频码和副载波，将扩频码和副载波调制后得到X(t)，X(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I P 和Q P ，其计算公式为：
其中T为积分累加时间（下同），ε为时延（下同）；
根据伪码相位信息生成参考信号W(t)。W(t)的基本波形信号由4个宽度相同的基本矩形波组成，幅度分别为1、1、1、-1，如附图2所示，前2个基本矩形波之间存在一定间隔，后面3个基本矩形波相邻。W(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I W 和Q W ，其计算公式为：
；
S3：根据步骤S2中得到的I P 、Q P 、I W 、Q W ，通过以下公式得到伪码鉴相函数，计算公式为：
d(ε) = I P (ε)I W (ε) + Q P (ε)Q W (ε)；
S4：循环进行步骤S2至S3，实现BOC(n,n)信号伪码的跟踪过程。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述伪码相位信息由码鉴相器得到。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述扩频码和副载波由本地伪码生成模块根据伪码相位信息生成。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述参考波形信号W(t)由参考波形生成模块根据伪码相位信息生成，且组成参考波形的4个基本矩形波宽度可调，前2个基本矩形波之间的间隔可调。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，T的典型取值为1ms。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明通过一种新的参考波形信号，构造出只有一个稳定跟踪点的伪码鉴相函数，能够有效消除码相关参考波形技术在跟踪BOC(n,n)信号时使用传统的参考波形存在的跟踪模糊度的问题。在基本矩形波宽度相同的情况下，本发明的抗多径性能与使用W2波形时的抗多径性能相当，优于传统的窄相关接收方法。存在噪声时的跟踪性能优于W2波形。
附图说明
图1是本发明方法的原理框图。接收的信号与本地载波NCO模块生成的同相和反相载波信号相乘，得到剥离载波后的基带信号，基带信号分别与本地BOC信号和本地参考波形信号进行相关、积分、累加，得到的结果送至伪码鉴相器和载波相位鉴别器。伪码鉴相器和载波相位鉴别器根据输入的累加结果计算伪码相位和载波相位。本地载波NCO模块根据载波相位生成新的载波信号，用于载波剥离。本地复制信号生成器根据伪码相位生成新的本地BOC(1,1)信号。参考波形生成器根据伪码相位生成新的参考波形信号。
图2是本发明提出的参考波形信号的基本组成波形图形。基本波形信号由4个宽度均为Δ1的基本矩形波组成，幅度分别为1、1、1、-1，前2个基本矩形波之间存在宽度为Δ2的间隔，后面3个基本矩形波相邻。
图3是根据一段扩频码生成的参考波形示意图。
图4是BOC(1,1)信号中，Δ1为1/8个码片宽度、Δ2为3/8个码片宽度，前端带宽为16.368MHz时，本发明的伪码鉴相函数图形。
图5是BOC(1,1)信号中，本发明Δ1为1/8个码片宽度、Δ2为3/8个码片宽度，W2波形基本矩形波宽度为1/8个码片宽度，窄相关的早-迟采用1/4个码片宽度，前端带宽为16.368MHz时的多径误差包络对比图。
图6是BOC(1,1)信号中，本发明Δ1为1/8个码片宽度、Δ2为3/8个码片宽度，W2波形基本矩形波宽度为1/8个码片宽度，积分时间T为1ms，跟踪环路带宽为1Hz，前端带宽为16.368MHz时的伪码跟踪误差方差对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述，但不构成对本发明的限制。
如图1至图6所示，本实施例的应用于BOC(n,n)信号的无模糊参考波形接收方法，包括以下步骤：
步骤S1：将接收的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号z i (t)和z q (t)；
步骤S2：本地复制信号生成器根据伪码鉴相器得到的伪码相位信息生成本地BOC信号X(t)，X(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I P 和Q P ，计算公式为
其中T的数值一般选取为1ms；
本地参考波形生成模块根据伪码鉴相器得到的伪码相位信息生成参考波形信号W(t)。基本参考波形信号在每个未调制副载波的扩频码的码片边缘处产生。W(t)分别与z i (t)和z q (t)相关、累加，得到I W 和Q W ，计算公式为
；
步骤S3：根据步骤S2中的I P 、Q P 、I W 、Q W 得到伪码鉴相函数，计算公式为：
d(ε) = I P (ε)I W (ε) + Q P (ε)Q W (ε)
循环进行步骤S2和步骤S3，实现BOC(n,n)信号的跟踪过程。
尽管上面是对本发明具体实施方案的完整描述，但是可以采取各种修改、变体和替换方案。这些等同方案和替换方案被包括在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应该被限于所描述的实施方案，而是应该由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将接收到的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号zi(t)和zq(t)；
S2：根据伪码相位信息在接收机本地生成扩频码和副载波，将扩频码和副载波调制后得到X(t)，X(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IP和QP，其计算公式为：
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其中T为积分累加时间，ε为时延；
根据伪码相位信息在接收机本地生成参考波形信号W(t)，W(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IW和QW，其计算公式为：
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所述参考信号W(t)的基本波形信号由4个宽度相同的基本矩形波组成，其宽度可调，其幅度分别为1、1、1、-1，前2个基本矩形波之间存在一定间隔，后3个基本矩形波相邻；
S3：根据步骤S2中得到的IP、QP、IW、QW，通过以下公式得到伪码鉴相函数，计算公式为：
d(ε)＝IP(ε)IW(ε)+QP(ε)QW(ε)；
IP和QP用于载波环跟踪；
S4：循环进行步骤S2至S3，实现BOC(n,n)信号伪码的跟踪过程。
2.根据权利要求1所述的应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法，其特征在于，在步骤S2中，所述伪码相位信息由码鉴相器得到。
3.根据权利要求1或2所述的应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法，其特征在于，步骤S2中，所述扩频码和副载波由本地伪码生成模块根据伪码相位信息生成。
4.根据权利要求1或2所述的应用于BOC(n,n)信号的无模糊接收方法，其特征在于，步骤S2中，T取值为1ms。
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