CN106603118B - 多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统 - Google Patents

多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统，本发明构建了多变量复数移位伪随机码发生器，使用以扩散系数为权值进行加、减、乘、或除的混合运算的含不同参数值的一组多变量非线性函数作用值反馈的复数线性移位寄存器，得导航卫星测距码，以其为并行传输支路主识别码，与其它方式获得的初始子伪随机码分别混合得并行传输支路子测距码，再将导航电文由串变为并通过并行传输支路扩频，由子载波调制通过多天线发送，接收端采用单天线或多天线接收方式将收到的卫星导航信号去载波、解扩由并变为串，实现导航电文获取。本发明可广泛应用于卫星导航系统，也可用于各种测距系统、通信系统、广电系统、控制系统等方面。

Description

多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统
技术领域
本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统。
背景技术
世界上四大卫星导航系统有美国的GPS(Global Positioning System)卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)卫星导航系统、欧盟的Galileo卫星导航系统和中国的北斗(BeiDou)卫星导航系统。除GLONASS采用频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)通信方式外，其余卫星导航系统均采用码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)通信方式。它们所采用的测距码分为民用粗测码和军用精密码两类，使用粗测码的卫星导航系统能进行目标粗定位，而使用精密码的卫星导航系统可进行目标高精度定位。
在测距码实现方面，四大卫星导航系统均采用简单初级的二进制伪随机码发生器产生测距码，由于卫星导航系统使用的测距码是采用线性法使用二进制伪随机码发生器用一个或几个一定级数线性反馈移位寄存器先使用一段短二值序列对寄存器状态值初始化，然后通过寄存器状态值移位产生，这种方法产生的测距码普遍存在复杂度低、安全性差、码长固定且较短、码数量有限等缺点，且移位寄存器还需要承担线性反馈和卫星相位分配工作，又使其结构复杂。为克服二进制伪随机码发生器产生测距码的所有缺陷相关文献用非线性法采用实数伪随机码发生器、复数伪随机码发生器和矢量伪随机码发生器通过偏移位置状态变量辅助迭代产生随时间分布的伪随机码进行了问题的全面解决。
在导航信号传输方面，现有卫星导航系统采用的是扩频通信技术，由于导航频谱资源有限、导航信号传输距离为2万公里使得到达地面信号为－160dBW的微弱信号，而地面用户需要同时接收由不同导航卫星测距码扩频、载波调制的来自不同路径的不同导航卫星信号，并采用基于FFT(Fast Fourier Transform)的循环相关技术从微弱信号中提取卫星导航信息实现目标定位。目前导航卫星使用的是单载波的以串行传输方式进行时域直接扩频技术(DS-CDMA,Direct Spectrum Code Division Multiple Access),导致卫星导航信号传输效率不高。
为了提高信号的传输效率目前在移动通信、卫星通信、电视广播等技术领域普遍采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)和MIMO+OFDM技术，OFDM技术是一种多载波调制方式，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。它的基本原理是将信号分割为多个子信号，然后对每个子信号分别调制相互正交的子载波。由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率；MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，实现信号的传送，改善通信质量，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量；MIMO+OFDM技术是将MIMO技术与OFDM技术优势进行综合，在MIMO技术发射端的多个发射天线中使用OFDM技术对空时编码信号进行调制，充分提高的频谱效率和系统信道容量。
为提高扩频通信系统信号传输效率，需要将扩频技术与多载波调制技术进行结合，该技术分为时域扩频技术和频域扩频技术，时域扩频技术包括MC-DS-CDMA(Multicarrier Direct Spectrum Code Division Multiple Access)和MT-CDMA(Multitone Direct Spectrum Code Division Multiple Access)两种技术，频域扩频技术包括MC-CDMA(Multicarrier Code Division Multiple Access)技术。
因此，根据卫星导航系统技术特点需要将直接扩频技术与多载波调制技术进行有效结合，发展并行多支路信号的传输技术，即将MIMO技术与MC-DS-CDMA技术结合，才能全面提高卫星导航系统信号的传输效率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种可全面提高卫星导航信号传输效率的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统。
本发明提供的一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，用于单天线接收方式；包括以下步骤：
S1构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的多变量非线性函数，具体为：
取单个复数状态矢量X+Yj在Nxy维线性空间其分量为称为多变量复数状态分量，和分别为一系列顺序排列且分别相互耦合的状态分量；i表示多变量复数状态分量的位置序号，i＝1,2,...,Nxy，Nxy为正整数；ix表示多变量复数状态分量实部分量x的序号，iy表示多变量复数状态分量虚部分量y的序号，ix＝1,2,...,nx，iy＝1,2,...,ny，nx和ny分别为状态分量x和y的数量，它们分别为大于1的整数；
将作用于复数状态分量实部当前位置当前状态值的多变量非线性函数记为实部非线性函数，将作用于复数状态分量虚部当前位置的当前状态值的多变量非线性函数记为虚部非线性函数；其中：
实部非线性函数的构建具体为：
实部非线性函数由k时刻实部矢量Xk的nx个分量分别构建nx个不同次方的含不同参数值的当前位置的sin函数和nx个不同次方的含不同参数值的当前位置的变量；以各sin函数负的非线性强度为权，取nx个sin函数加权求和得实部第一函数项；以各变量负的非线性强度为权，对nx个当前位置的变量加权求和得实部第一变量项；实部第一函数项除以实部第一变量项加上第一实常数项，所得多项式即实部非线性函数；
所构建的实部非线性函数用来作用于复数状态分量实部当前位置的当前状态值；
虚部非线性函数的构建具体为：
虚部非线性函数fl2(Yk)由k时刻虚部矢量Yk的ny个分量分别构建ny个不同次方的含不同参数值的当前位置的cos函数和ny个不同次方的含不同参数值的当前位置的变量；以各cos函数负的非线性强度为权，取ny个cos函数加权求和得虚部第一函数项；以各变量负的非线性强度为权，对Iy个当前位置的变量加权求和得虚部第一变量项，对剩余的ny-Iy个变量加权相乘得虚部第二变量项；虚部第一函数项除以虚部第一变量项减去虚部第二变量项后加上第二实常数项，所得多项式即虚部非线性函数；
所构建的虚部非线性函数用来作用于复数状态分量虚部当前位置的当前状态值；
表示由k时刻实部矢量Xk构建的序号为l1的实部非线性函数，表示由k时刻虚部矢量Yk构建的序号为l2的虚部非线性函数，
Iy为非线性函数中部分分量数，它为不大于ny的正整数，其值根据需要自行设定；
其中，函数的参数包括工作频率、函数的次方、函数的幅度值、函数的相位、位置序号和状态平移量；变量的参数包括变量的次方、位置序号和状态平移量；状态平移量即变量状态值增加或减少的量；
S2设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值，实部非线性函数分别对复数状态分量实部当前位置当前状态值进行作用，得实部作用值；虚部非线性函数对复数状态分量虚部当前位置当前状态值进行作用，得虚部作用值；基于扩散系数，对实部作用值和虚部作用值分别进行加、减、乘、除或包含加、减、乘、除中至少两种运算的混合运算；
本步骤进一步包括：
实部作用具体为：
采用实部非线性函数作用于复数状态分量实部当前位置当前状态值，得实部非线性函数值；
以扩散系数为权值，对k时刻个实部非线性函数值进行加权求和，得第一实部作用值；其余个实部非线性函数值进行加权相乘，得第二实部作用值；所有实部非线性函数值算术求和得第三实部作用值；第二实部作用值除以第三实部作用值加上第一实部作用值得下一时刻实部当前位置状态值，以其为实部反馈作用值；
虚部作用具体为：
采用虚部非线性函数作用于复数状态分量虚部当前位置当前状态值，得虚部非线性函数值；
以扩散系数为权值，对k时刻个虚部非线性函数值进行加权求和，得第一虚部作用值；其余个虚部非线性函数值进行加权求和，得第二虚部作用值；所有虚部非线性函数值算术求和得第三虚部作用值；第一虚部作用值减去第三虚部作用值除以第二虚部作用值得下一时刻虚部当前位置状态值，以其为虚部反馈作用值；
表示以分量x构建的非线性函数的数量；表示以分量y构建的非线性函数的数量；
均为大于0的正整数，其值根据需要自行设定；为不大于的正整数，为不大于的正整数，其值根据需要自行设定；
S3构建多变量复数移位伪随机码发生器G，G由NG个右移复数线性移位寄存器构成，将复数线性移位寄存器状态值的实部和虚部分别直接赋值给S2中多变量非线性函数的xk(i)和yk(i)或进行加、减、乘或除或者加、减、乘或除中至少两种运算的混合运算值分别赋值给S2中多变量非线性函数的xk(i)和yk(i)，反馈值由S2实部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的实部、虚部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的虚部；
S4参数初始化及采用相同的复数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
S5导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数产生，以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的一部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到S2中非线性函数复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器状态值依次右移，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生，或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1(nt为发射端并行传输支路总数)路输出，具体过程为：
(5-1)导航卫星伪随机数的产生
步骤5.1：取位置序号i＝1；
步骤5.2：取移位次数im＝1；
步骤5.3：k时刻将直接抽头输出到S2中实部多变量非线性函数的直接抽头输出到S2中虚部多变量非线性函数的或者抽头输出到S2中实部多变量非线性函数的抽头输出到S2中虚部多变量非线性函数的由步骤S2计算反馈作用值；
步骤5.4：将G中寄存器状态值依次移位，反馈作用值赋值给Gk+1(1)，取im＝im+1，如果移位次数小于给定产生伪随机数长度和冗余长度之和，执行步骤5.3，否则执行步骤5.5；冗余长度为避免初始非混沌工作状态，而留出的一段缓冲段；
步骤5.5：i＝i+1，如果位置序号小于Nxy，其中Nxy为正整数，执行步骤5.2，否则执行步骤5.6；
步骤5.6：从G中寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出给定长度的伪随机数，分别记为实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数；
其中为正整数；为小于iy的正整数；
表示k时刻第NG-nx+ix个寄存器的实部状态值，表示k时刻第NG-ny+iy个寄存器的虚部状态值，NG≥max{nx,ny}；
Gk+1(1)表示k+1时刻第1个寄存器的状态值；
(5-2)并行传输支路初始子伪随机数的产生
通过剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出nt-1个并行传输支路初始子伪随机数，分别记为第二伪随机数、第三伪随机数、…、第nt伪随机数。
S6二值化，
从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用排序法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经排序后所得中间值；
S7导航卫星伪随机码的产生，将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码，即sin和cos型测距码；若sin和cos型测距码的伪随机性受到破坏，那么需要调整非线性函数的扩散系数、函数和/或变量的非线性强度，微调函数的工作频率、相位，微调基准值重新二值化实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数；
S8并行传输支路子测距码的产生，以第一伪随机码发生器产生第三伪随机码～第nt+1伪随机码或者由其它伪随机码发生器为第二伪随机码发生器通过相关抽头输出nt-1个并行传输支路初始子测距码，即第nt+3伪随机码～第2nt+1伪随机码；以第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码为nt个并行传输支路的第一个并行传输支路的子测距码，并以其为主识别码，方便对拥有该测距码的导航卫星信号的识别，将第nt+2伪随机码分别与S6中获得的第三伪随机码～第nt+1伪随机码或第nt+3伪随机码～第2nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码进行混合，获得其余nt-1个并行传输支路的子测距码，记为第2nt+2伪随机码～第3nt伪随机码，并使这些并行传输支路的子测距码带有该颗导航卫星主测距码信息，以方便识别；若各并行传输支路的子测距码互不相关性差，则调整非线性函数的扩散系数、函数和/或复合函数和/或变量的非线性强度；各导航卫星测距码、并行传输支路的子测距码相互间有良好的互不相关性，可以确保各并行传输支路传输的导航信号互不干扰；
S9将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；
S10将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；
S11将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
S12用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；
S13使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；
S14对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
S15为每一传输支路配一天线，以多天线方式同时发送各并行传输支路基带卫星导航信号；
S16以单天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号；
S17截取一段基带卫星导航信号；
S18根据步骤S1～S8产生导航卫星各并行传输支路子测距码；
S19选择第1根发射天线的并行传输支路，取it为1，it为发射天线序号；
S20产生发射端第it＝1个并行传输支路的子载波或复数子载波；
S21用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
S22用第it＝1个并行传输支路的子测距码或导航卫星测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，如果存在相关峰，表明接收信号中存在该颗导航卫星信号,根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行步骤S23；否则，执行步骤S18；
S23选择第it＝2根发射天线的并行传输支路，取用于第二个并行传输支路的导航卫星子测距码；
S24产生第it个并行传输支路的子载波或复数子载波；
S25用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
S26使用第it个并行传输支路子测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文；
S27发射天线序号加1，即it＝it+1，取用于第it个并行传输支路的导航卫星子测距码，执行步骤S24；如果并行传输支路序号it大于nt，执行步骤S28；
S28将各并行传输支路分别获取的导航电文由并行传输变为串行传输，去掉保护间隔获得卫星导航电文；
S29结束。
本发明提供的一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，用于多天线接收方式；包括以下步骤：
S1～S15同单天线接收方式方法中S1～S15；
S16以nr根天线以多天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路发射的基带卫星导航信号，将发射端并行传输支路以接收天线数分段，每一根接收天线处理路发射端并行传输支路数；其中2≤nr≤nt；
S17：根据步骤S1～步骤S8产生导航卫星各并行传输支路子测距码；
S18：选择第1根接收天线的接收支路，取ir为1，ir为接收天线序号；
S19：截取一段基带卫星导航信号；
S20：选择第一段第1根发射天线的并行传输支路，取it为1，it为发射天线序号；
S21：产生发射端第it＝1个并行传输支路的子载波或复数子载波；
S22：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
S23：用第it＝1个并行支路的子测距码或导航卫星测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，如果存在相关峰，表明接收信号中存在该颗导航卫星信号，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行S24；否则，执行S17；
S24：本段发射天线序号it加1，即it＝it+1，取第it个并行传输支路的导航卫星子测距码，如果it大于本段应处理的发射端并行处理支路数执行S 29；否则，执行S25；
S25：截取一段基带卫星导航信号；
S26：产生第it个并行传输支路的子载波或复数子载波；
S27：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
S28：使用第it个并行传输支路子测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行S24；
S29：接收天线序号ir加1，即ir＝ir+1；如果ir＞nr，执行S31，否则，执行S30；
S30：取发射端下一段起始发射天线序号执行S24；
S31：将从各接收天线获取的导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔获得卫星导航电文；
S32：结束。
本发明中，若所得sin和cos型测距码伪随机性不佳，就需要调整函数和/或变量的非线性强度、非线性函数的扩散系数，或者微调基准值重新二值化实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数或者微调函数的工作频率、相位。
上述两方法步骤S5中，第一伪随机码发生器通过寄存器状态值的实部和虚部抽头输出导航卫星伪随机数和并行支路初始子伪随机数的抽头组合数之和不大于寄存器状态值的实部和虚部所有抽头组合数之和；各颗导航卫星信号并行传输支路数nt由用户根据需要自行设定；
上述两方法步骤S13中，多普勒频移范围为[-10kHz,10kHz]；
上述两方法步骤S14中，导航信号的信噪比为[-15dB,0dB]；
上述两方法步骤S15、S16中，天线为宽频工作方式，允许对一定频率范围内的信号进行收发处理。
本发明提供的一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现系统，其特征在于：包括多变量非线性函数构建模块、反馈函数构建模块、多变量复数移位伪随机码发生器构建模块、初始化模块、伪随机数产生模块、实数伪随机数序列提取模块、二值化模块、模二运算模块、并行传输支路子测距码的产生模块、串变并模块、卫星导航信号产生模块、跟踪捕获模块、并变串模块；
所述多变量非线性函数构建模块，用于构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的非线性函数；
所述反馈函数构建模块，用于设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；
所述多变量复数移位伪随机码发生器构建模块，用于构建多变量复数移位伪随机码发生器G；
所述初始化模块，用于参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
所述伪随机数产生模块，用于产生导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数；以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到反馈端中多变量非线性函数的复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器依次移位，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生；或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1路输出，其中nt为发射端并行传输支路总数；
所述实数伪随机数序列提取模块，用于从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
所述二值化模块，用于将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用排序法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经排序后所得中间值；
所述模二运算模块，用于将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码，即sin和cos型测距码；
所述并行传输支路子测距码的产生模块，用于各颗导航卫星并行传输支路子测距码的产生；
所述串变并模块，用于将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
所述卫星导航信号产生模块，用于用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
所述跟踪捕获模块，用于以单天线接收方式或多天线多支路接收方式接收卫星导航信号；
若以单天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则对导航卫星产生的各并行传输支路的导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
若以多天线方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则分别以每根接收天线的接收支路对导航卫星产生的给定的并行传输支路的卫星导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
所述并变串模块，用于将解调的卫星导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔。
和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)可获得复杂度高的伪随机码；
使用多变量的不同非线性函数进行反馈作用并以移位方式产生伪随机码，所获得的伪随机码复杂度高。
(2)可获得安全性强的伪随机码；
产生的复杂度高的伪随机码，充分保证伪随机码的高安全性。
(3)伪随机码码长不受级数限制；
由于使用多变量非线性函数的反馈作用，并通过移位方式产生随机码，其最大码长与伪随机码发生器使用级数无关，且可达无限长。
(4)级数特少；
通过复数实现方式，可最大限度降低伪随机码发生器级数。
(5)产生伪随机码码型多；
本发明伪随机码型由初始化寄存器状态值的实数、非线性函数包含的参数如扩散系数、非线性强度等的参数精度决定。
(6)可随时调整伪随机码特性；
当伪随机码伪随机性受到破坏，可通过调整非线性强度、扩散系数、微调函数的工作频率、相位等恢复。
(7)所有导航卫星共用相同子测距码发生器；
所有导航卫星使用相同初始子测距码伪随机码发生器，可极大降低用户端子测距码伪随机码发生器数量，降低硬件成本。
(8)导航卫星使用互不相关子测距码；
导航卫星发射端各并行传输支路使用带有该颗导航卫星测距码信息的互不相关性良好的子测距码，极大减少了各并行传输支路信号传输的相互干扰，同时也确保了对该颗导航卫星信号的有效识别。
(9)卫星导航信号传输效率高；
由于卫星导航信号使用并行数据传输技术，全面提高了卫星导航信号传输效率。
附图说明
图1是本发明实施例方法的具体流程示意图；
图2是本发明实施例中单天线接收方式卫星导航信号跟踪捕获示意图；
图3是本发明实施例中多天线接收方式卫星导航信号跟踪捕获示意图；
图4是本发明实施例中从第2个移位寄存器状态值的实部获得的伪随机数序列；
图5是本发明实施例中对图4所示伪随机数序列采用排序法处理后获得的伪随机码；
图6是本发明实施例中获得的导航卫星的测距码；
图7是本发明实施例中获得的发射端第3个并行传输支路的子测距码；
图8是本发明实施例中获得的发射端第6个并行传输支路的子测距码；
图9是本发明实施例中图6所示测距码的自相关函数；
图10是本发明实施例中图7所示子测距码的自相关函数；
图11是本发明实施例中图8所示子测距码的自相关函数；
图12是本发明实施例中图6与图7所示子测距码的互相关函数；
图13是本发明实施例中图7与图8所示子测距码的互相关函数；
图14是本发明实施例中发射端第3个并行传输支路的扩频信号；
图15是本发明实施例中发射端第3个并行传输支路的基带卫星导航信号；
图16是本发明实施例中第3个并行传输支路的多普勒频移去载波信号；
图17是本发明实施例中第3个并行传输支路在信噪比为-10dB、码偏移为126字节条件下导航信号的跟踪捕获；
图18是本发明实施例中第6个并行传输支路在信噪比为-10dB、码偏移为222字节条件下导航信号的跟踪捕获；
图19是本发明实施例系统结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，用于单天线接收方式和多天线接收方式，图1是本发明实施例方法的具体流程示意图，图2是本发明实施例中单天线接收方式卫星导航信号跟踪捕获示意图，图3是本发明实施例中多天线接收方式卫星导航信号跟踪捕获示意图；由于单天线接收方式为多天线接收方式的特例，本实施例以多天线接收方式实施例对本发明作进一步详细描述，实现步骤如下：
S1构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的非线性函数，具体为：
取单个复数状态矢量X+Yj在Nxy维线性空间其分量为Nxy为正整数，nx和ny分别为大于1的整数)，称为多变量复数状态分量，和分别为一系列顺序排列且分别相互耦合的状态分量(ix＝1,2,...,nx；iy＝1,2,...,ny)；
式(1)中：
k表示离散的时间坐标；
i表示复数状态分量的位置序号，i＝1,2,...,Nxy；
ix表示复数状态分量x的序号，ix＝1,2,...,nx，nx表示复数状态分量x的数量；
iy表示复数状态分量y的序号，iy＝1,2,...,ny，ny表示复数状态分量y的数量；
分别表示k时刻位置序号为i的复数状态分量实部和虚部的当前序号分别为ix和iy的分量x和y的状态值；
分别表示作用于复数状态分量的实部和虚部当前位置的多变量非线性函数，将多变量非线性函数简称非线性函数，分别包含sin函数和cos函数，相位分别为和 分别包含的函数的工作频率为f0；
l1、l2分别表示非线性函数的序号，即，表示作用于复数状态分量实部的第l1个非线性函数，表示作用于复数状态分量虚部的第l2个非线性函数；
Iy为非线性函数中部分分量数，它为不大于ny的正整数,其值根据需要自行设定；
分别表示k时刻非线性函数中包含的序号为ix的sin函数和分量的非线性强度；分别表示k时刻非线性函数中包含的序号为iy的cos函数和分量的非线性强度；
表示非线性函数中包含序号为ix的sin函数的幅度值；表示非线性函数中包含序号为iy的cos函数的幅度值；
表示非线性函数中序号为ix的sin函数的次方；表示非线性函数中序号为ix的分量的次方；表示非线性函数中序号为iy的cos函数的次方；表示非线性函数中序号为iy的分量的次方；
表示k时刻非线性函数中序号为ix的sin函数的状态平移量；表示k时刻非线性函数中序号为ix的分量的状态平移量；表示k时刻非线性函数中序号为iy的分量的状态平移量；表示k时刻非线性函数中序号为iy的cos函数状态平移量；
分别表示非线性函数和包含的实常数，其值根据需要自行设定。
S2设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值：
式(2)中：
表示k+1时刻第1个移位寄存器状态值的实部值；
表示k+1时刻第1个移位寄存器状态值的虚部值；
表示以分量x构建的非线性函数的数量；表示以分量y构建的非线性函数的数量；
均为大于0的正整数，其值根据需要自行设定；为不大于的正整数，为不大于的正整数，其值根据需要自行设定；
分别表示k时刻以分量x构建的序号为l1的非线性函数和以分量y构建的序号为l2的非线性函数的扩散系数，为实数。
S3构建多变量复数移位伪随机码发生器G，G由NG个复数线性移位寄存器构成，根据式(3)k时刻将复数线性移位寄存器中第NG-nx+ix个寄存器状态值的实部赋值给S2中多变量非线性函数位置为i的第ix个实部状态分量第NG-ny+iy个寄存器状态值的虚部赋值给S2中多变量非线性函数位置为i的第iy个虚部状态分量k+1时刻对各寄存器状态值依次进行右移并由S2获得反馈作用值；
式(3)中：
ig表示移位寄存器的序号，ig＝1,2,...,NG，NG为移位寄存器的级数；
S4参数和寄存器状态值的初始化；
(4-1)参数初始化
参数包括复数移位伪随机码发生器级数NG、复数状态分量数nx和ny、码长L、发射天线数nt、接收天线数nr、非线性函数数量、非线性函数参数、扩散系数。非线性函数为包含有不同次方函数和/或变量的多项式形式，参数进一步包括函数和/或变量、函数和/或变量的参数和实常数项，其中函数的参数为工作频率、函数的次方、函数的幅度值、函数的相位、位置序号、状态平移量，变量的参数为变量的次方、位置序号、状态平移量。
本发明中，函数次方均为大于1的正整数，无上限要求；各非线性函数的扩散系数均为实数。非线性函数分别包含sin函数和cos函数，函数的工作频率为f0,相位分别为和非线性函数分别为作用于复数状态分量实部和虚部当前位置的非线性函数。
本实施例，取发射天线数nt＝8，即发射端并行传输支路数为8、接收天线数nr＝2，即接收端接收支路数为2，G取最小级数NG＝3(因为从G中相关寄存器状态值的实部和虚部分别抽头进行组合的总数大于50，大于中国北斗卫星导航系统卫星总数35，因此G的级数可满足产生所有北斗导航卫星测距码的需要)，码长L＝512位，作用于G的反馈端复数状态分量总的位置序号为Nxy＝3，实部和虚部的非线性函数的数量构建实部和虚部的非线性函数的状态分量x和y数量分别为nx＝3、ny＝3，所有sin函数和cos函数的幅度值函数的工作频率f0为1.023Hz。
作用于复数状态分量实部当前位置非线性函数分别由含不同参数的sin函数和分量x组成，sin函数的数量为3，分量x的数量为nx＝3，其中第一个非线性函数包含的sin函数参数为：次方数分别为和非线性强度分别为状态平移量分别为 包含的分量x的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为 和 包含的实常数第二个非线性函数包含的sin函数参数为：次方数分别为和非线性强度分别为 状态平移量分别为 包含的分量x的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为和 包含的实常数第三个非线性函数包含的sin函数参数为：次方数分别为和非线性强度分别为状态平移量分别为 包含的分量的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为和 包含的实常数
作用于复数状态分量虚部当前位置的非线性函数分别由含不同参数的cos函数和分量y组成，cos函数的数量为3，分量y的数量为Iy＝1和ny＝3，其中第一个非线性函数包含的cos函数参数为：次方数分别为 和非线性强度分别为 状态平移量分别为 包含的分量y的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为和 包含的实常数第二个非线性函数包含的cos函数参数为：次方数分别为和非线性强度分别为状态平移量分别为 包含的分量y的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为和 包含的实常数第三个非线性函数包含的cos函数参数为：次方数分别为和非线性强度分别为状态平移量分别为 包含的分量的参数为：次方数分别为和非线性强度分别为和状态平移量分别为 和 包含的实常数
作用于复数状态分量实部当前位置的非线性函数包含的sin函数的相位为位置序号乘以作用于复数状态分量虚部当前位置的非线性函数包含的cos函数的相位为位置序号乘以
作用于复数状态分量实部当前位置的非线性函数对应的扩散系数分别为和
作用于复数状态分量虚部当前位置的非线性函数对应的扩散系数分别为和
(4-2)寄存器状态值的初始化
使用复数0.1+0.1j分别对各寄存器状态值进行初始化；
S5移位产生导航卫星伪随机码，以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值抽头输出到S2中复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器状态值依次右移，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生，具体过程为：
5.1取位置序号i＝1；
5.2取移位次数im＝1；
5.3k时刻将直接抽头输出到S2中实部多变量非线性函数的直接抽头输出到S2中虚部多变量非线性函数的
5.4将G中寄存器状态值依次右移，由S2计算反馈作用值赋值给Gk+1(1)，取im＝im+1，如果移位次数小于517位，执行步骤5.3，否则执行步骤5.5；
5.5i＝i+1，如果位置序号小于3，执行步骤5.2，否则执行步骤5.6；
5.6从和分别抽头输出517秒的伪随机数，分别记为实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数，见图4；
S6将实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数中各实数随机数从第6秒开始按时间顺序分别与排序法获得的基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码和第二伪随机码，见图5；
S7将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第十伪随机码或导航卫星测距码，即sin和cos型测距码，见图6和图9；
S8以二进制伪随机码发生器为第二伪随机码发生器，根据式(4)多项式构建11级二进制移位伪随机码发生器G1：
g(x)＝1+x+x7+x8+x9+x11 (4)
分别从G1第2～8个寄存器抽头输出7组不同的并行传输支路初始子伪随机码，即第十一伪随机码～第十七伪随机码；以第十伪随机码或导航卫星测距码为8个并行传输支路的第一个并行传输支路的子测距码，并以其为主识别码，方便对拥有该测距码的导航卫星的识别，将第十伪随机码分别与第十一伪随机码～第十七伪随机码分别进行模二和，获得其余7个并行传输支路的子测距码，即第十八伪随机码～第二十四伪随机码，见图7、图8、图10和图11；若各并行传输支路的子测距码互不相关性差，那么需要调整非线性函数的扩散系数、函数和/或变量的非线性强度；各导航卫星测距码、并行传输支路的子测距码相互间有良好的互不相关性，可以确保各并行传输支路传输的导航信号互不干扰，见图12和图13；
S9将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，大小为8×1，以免导航码间相互干扰；
S10将二值化导航电文由串行传输变为8路并行传输；
S11将行数为8的导航电文依次送入行数为8的各并行传输支路；
S12分别使用各并行传输支路子测距码对并行传输支路中导航电文进行扩频，每个字符以3个子测距码扩频，见图14；
S13分别使用多普勒频移为it×5Hz(it＝1,2,...,8)、子频率为的复数子载波分别对各支路扩频信号调制，各复数子载波相位之间相互正交；
S14对各传输支路载波调制信号分别添加信噪比为-10dB的高斯白噪声,形成并行传输支路基带卫星导航信号，见图15；
S15为每一传输支路配一根发射天线，以8根天线发射方式同时发送各并行传输支路基带卫星导航信号；
S16用2根接收天线以双天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号,这样与每一根接收天线相连的接收支路分别处理4路发射端并行传输支路卫星导航信号，即第1根接收天线处理发射端第一段1～4号并行传输支路卫星导航信号，第2根接收天线处理发射端第二段5～8号并行传输支路卫星导航信号；
S17根据S1～S8产生导航卫星的8路子测距码；
S18选择第1根接收天线的接收支路，取ir为1，ir为接收天线序号；
S19截取长度为512位的基带卫星导航信号；
S20选择第一段第1根发射天线的并行传输支路，取it为1，it为发射天线序号；
S21产生发射端第it＝1个并行传输支路的复数子载波；
S22用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
S23用第it＝1个并行传输支路的子测距码或导航卫星测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，如果存在相关峰，表明接收信号中存在该颗导航卫星信号，根据相关峰位置从接收的该支路基带卫星导航去载波信号解调导航电文,执行步骤S24；否则，执行步骤S17；
S24本段发射天线序号it加1，即it＝it+1，取第it个并行传输支路的导航卫星子测距码，如果it大于本段应处理的发射端并行处理支路数ir×4，执行步骤S29，否则，执行步骤S25；
S25截取长度为512位的基带卫星导航信号；
S26产生第it个并行传输支路的复数子载波；
S27用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号，见图16；
S28使用第it个并行传输支路子测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，见图17和图18，根据相关峰位置从接收的该支路基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行步骤S24；
S29接收天线序号ir加1,，即ir＝ir+1如果ir>2,执行步骤S31，否则，执行步骤S30；
S30取发射端下一段起始发射天线序号it＝(ir-1)×4，执行步骤S24；
S31将从各接收天线获取的导航电文由并变为串，并去掉保护间隔获得卫星导航电文；
S32结束。
请见图19，本发明还提供了一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现系统，包括多变量非线性函数构建模块、反馈函数构建模块、多变量复数移位伪随机码发生器构建模块、初始化模块、伪随机数产生模块、实数伪随机数序列提取模块、二值化模块、模二运算模块、并行传输支路子测距码的产生模块、串变并模块、卫星导航信号产生模块、跟踪捕获模块、并变串模块；
多变量非线性函数构建模块，用于构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的非线性函数；
反馈函数构建模块，用于设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；
多变量复数移位伪随机码发生器构建模块，用于构建多变量复数移位伪随机码发生器G；
初始化模块，用于参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
伪随机数产生模块，用于产生导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数；以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到反馈端中多变量非线性函数的复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器依次移位，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生；或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1路输出，其中nt为发射端并行传输支路总数；
实数伪随机数序列提取模块，用于从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
二值化模块，用于将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用排序法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经排序后所得中间值；
模二运算模块，用于将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码，即sin和cos型测距码；
并行传输支路子测距码的产生模块，用于各颗导航卫星并行传输支路子测距码的产生；
串变并模块，用于将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
卫星导航信号产生模块，用于用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
跟踪捕获模块，用于以单天线接收方式或多天线多支路接收方式接收卫星导航信号；
若以单天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则对导航卫星产生的各并行传输支路的导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
若以多天线方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则分别以每根接收天线的接收支路对导航卫星产生的给定的并行传输支路的卫星导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
并变串模块，用于将解调的卫星导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，用于单天线接收方式；其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的多变量非线性函数；
步骤2：根据步骤1多变量非线性函数设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；
步骤3：构建多变量复数移位伪随机码发生器G；
步骤4：参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
步骤5：产生导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数；
以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到步骤2中多变量非线性函数的复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器依次移位，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生，或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1路输出；其中nt为发射端并行传输支路总数；
步骤6：二值化；
从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用统计分析法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经统计分析所得中间值；
步骤7：导航卫星伪随机码的产生，将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码，即sin和cos型测距码，将其作为第一个并行传输支路子测距码，并以其为主识别码，方便对拥有该测距码的导航卫星信号的识别；
步骤8：将第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码分别与第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码混合，得其余并行传输支路子测距码；
步骤9：将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；
步骤10：将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；
步骤11：将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
步骤12：用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；
步骤13：使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；
步骤14：对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
步骤15：为每一传输支路配一天线，以多天线方式同时发送各并行传输支路基带卫星导航信号；
步骤16：以单天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号；
步骤17：截取一段基带卫星导航信号；
步骤18：根据步骤1～步骤8产生导航卫星各并行传输支路子测距码；
步骤19：选择第1根发射天线的并行传输支路，取it为1，it为发射天线序号；
步骤20：产生发射端第it＝1个并行传输支路的子载波或复数子载波；
步骤21：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
步骤22：用第it＝1个并行传输支路的子测距码或导航卫星测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，如果存在相关峰，表明接收信号中存在该颗导航卫星信号，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行步骤23；否则，执行步骤18；
步骤23：选择第it＝2根发射天线的并行传输支路，取用于第二个并行传输支路的子测距码；
步骤24：产生第it个并行传输支路的子载波或复数子载波；
步骤25：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
步骤26：使用第it个并行传输支路子测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文；
步骤27：发射天线序号加1，即it＝it+1，取用于第it个并行传输支路的子测距码，执行步骤24；如果并行传输支路数it大于nt，执行步骤28；
步骤28：将各并行传输支路分别获取的导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔获得卫星导航电文；
步骤29：结束。
2.一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，用于多天线接收方式；其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的多变量非线性函数；
步骤2：根据步骤1多变量非线性函数设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；
步骤3：构建多变量复数移位伪随机码发生器G；
步骤4：参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
步骤5：产生导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数；
以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到步骤2中多变量非线性函数的复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器依次移位，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生；或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1路输出，其中nt为发射端并行传输支路总数；
步骤6：二值化；
从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用统计分析法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经统计分析所得中间值；
步骤7：导航卫星伪随机码的产生，将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码，即sin和cos型测距码，将其作为第一个并行传输支路子测距码，并以其为主识别码，方便对拥有该测距码的导航卫星信号的识别；
步骤8：将第nt+2伪随机码或导航卫星伪随机码分别与第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码混合，得其余并行传输支路子测距码；
步骤9：将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；
步骤10：将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；
步骤11：将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
步骤12：用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；
步骤13：使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；
步骤14：对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
步骤15：为每一传输支路配一天线，以多天线方式同时发送各并行传输支路基带卫星导航信号；
步骤16：以nr根天线以多天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路发射的基带卫星导航信号，将发射端并行传输支路以接收天线数分段，每一根接收天线处理路发射端并行传输支路数；其中2≤nr≤nt；
步骤17：根据步骤1～步骤8导航卫星各并行传输支路子测距码；
步骤18：选择第1根接收天线的接收支路，取ir为1，ir为接收天线序号；
步骤19：截取一段基带卫星导航信号；
步骤20：选择第一段第1根发射天线的并行传输支路，取it为1，it为发射天线序号；
步骤21：产生发射端第it＝1个并行传输支路的子载波或复数子载波；
步骤22：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
步骤23：用第it＝1个并行传输支路的子测距码或导航卫星测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，如果存在相关峰，表明接收信号中存在该颗导航卫星信号，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行步骤24；否则，执行步骤17；
步骤24：本段发射天线序号it加1，即it＝it+1，取第it个并行传输支路的子测距码，如果it大于本段应处理的发射端并行处理支路数执行步骤29；否则，执行步骤25；
步骤25：截取一段基带卫星导航信号；
步骤26：产生第it个并行传输支路的子载波或复数子载波；
步骤27：用多普勒频移载波匹配法去载波获得去载波信号；
步骤28：使用第it个并行传输支路子测距码与去载波信号以基于FFT的循环相关法进行相关处理，根据相关峰位置从该支路接收的基带卫星导航去载波信号解调导航电文，执行步骤24；
步骤29：接收天线序号ir加1；如果ir＞nr，执行步骤31，否则，执行步骤30；
步骤30：取发射端下一段起始发射天线序号执行步骤24；
步骤31：将从各接收天线获取的导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔获得卫星导航电文；
步骤32：结束。
3.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于，步骤1的具体实现过程是：
取单个复数状态矢量X+Yj在Nxy维线性空间其分量为称为多变量复数状态分量，和分别为一系列顺序排列且分别相互耦合的状态分量；i表示多变量复数状态分量的位置序号，i＝1,2,...,Nxy，Nxy为正整数；ix表示多变量复数状态分量实部分量x的序号，iy表示多变量复数状态分量虚部分量y的序号，ix＝1,2,...,nx,iy＝1,2,...,ny，nx和ny分别为状态分量x和y的数量，它们分别为大于1的整数；
将作用于复数状态分量实部当前位置或偏移位置当前状态值的多变量非线性函数记为实部非线性函数，将作用于复数状态分量虚部当前位置或偏移位置的当前状态值的多变量非线性函数记为虚部非线性函数；
实部或虚部非线性函数由k时刻实部或虚部矢量的状态分量分别构建一组相同次方或不同次方的含不同参数值的当前位置或偏移位置的函数和/或复合函数和一组相同次方或不同次方的含不同参数值的当前位置或偏移位置的变量；以各函数和/或复合函数负的非线性强度为权，取一部分函数和/或复合函数进行加权运算得实部或虚部第一函数项，取剩余部分函数和/或复合函数进行加权运算得实部或虚部第二函数项；以各变量负的非线性强度为权，对一部分当前位置的变量进行加权运算得实部或虚部第一变量项，取剩余部分变量进行加权运算得实部或虚部第二变量项；将第一函数项、第二函数项、第一变量项和第二变量项按预设方式进行包括加、减、乘、除或者包含加、减、乘、除中至少两种运算的混合运算，再加上对应实常数项，所得多项式即作用于实部或虚部当前位置或偏移位置当前状态值的多变量非线性函数；
步骤1中，多变量非线性函数以多变量复数状态分量实部或虚部的一组分量为基础分别构建一组相同次方或不同次方的含有不同参数值的当前位置或偏移位置的函数和/或复合函数和/或变量、作为每个函数和/或复合函数和/或变量权值的非线性强度和实常数构成的多项式，其中函数和/或复合函数包含的参数为工作频率、函数的次方、函数的幅度值、函数的相位值、位置序号、状态平移量、位置偏移量，变量包含的参数为变量的次方、位置序号、状态平移量、位置偏移量，参数中实数精度为10-5，多变量非线性函数中以非线性强度为权值的函数和/或复合函数和/或变量之间进行①和②运算；其中①为加、减、乘或除的运算，②为预设混合运算。
4.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于，步骤2的具体实现过程是：实部多变量非线性函数分别对复数状态分量实部当前位置或偏移位置当前状态值进行作用，得实部作用值；虚部多变量非线性函数对复数状态分量虚部当前位置或偏移位置当前状态值进行作用，得虚部作用值；对实部作用值和虚部作用值进行①、②、③或④运算，得下一时刻实部或虚部当前位置或偏移位置状态值，以其为实部或虚部反馈作用值；其中①为加、减、乘或除的运算，②为预设混合运算，③为以扩散系数为权值的加、减、乘或除的运算，④为以扩散系数为权值的预设混合运算。
5.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于：步骤3中G由NG个复数线性移位寄存器构成，将复数线性移位寄存器状态值的实部和虚部分别直接赋值给步骤2中多变量非线性函数的变量或进行加、减、乘或除或者加、减、乘或除中至少两种运算的混合运算值分别赋值给步骤2中多变量非线性函数的变量，反馈由步骤2中实部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的实部、虚部反馈作用值赋值给首位寄存器状态值的虚部。
6.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于：
步骤4中，采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中各移位寄存器的状态值，所述的复数序列或复数伪随机数序列要保证各复数状态分量处于混沌工作状态，若复数序列或复数伪随机数序列不能保证混沌工作状态，则调整函数和/或复合函数和/或变量的非线性强度、非线性函数的扩散系数。
7.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于：
步骤5中所述导航卫星伪随机数的产生，具体实现包括以下子步骤：
步骤5.1：取位置序号i＝1；
步骤5.2：取移位次数im＝1；
步骤5.3：k时刻将G中寄存器状态值的实部和虚部分别抽头直接输出到步骤2中多变量非线性函数的变量，或者对抽头值进行加、减、乘或除的运算或者加、减、乘或除至少两种运算的混合运算后输出到步骤2中多变量非线性函数的变量，由步骤2计算反馈作用值；
步骤5.4：将G中寄存器状态值依次移位，反馈作用值赋值给Gk+1(1)，取im＝im+1，如果移位次数小于给定产生伪随机数长度和冗余长度之和，执行步骤5.3，否则执行步骤5.5；冗余长度为避免初始非混沌工作状态，而留出的一段缓冲段；
步骤5.5：i＝i+1，如果位置序号小于Nxy，其中Nxy为正整数，执行步骤5.2，否则执行步骤5.6；
步骤5.6：从G中寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出给定长度的伪随机数，分别记为实部第一伪随机数和虚部第一伪随机数；
Gk+1(1)表示k+1时刻第1个寄存器的状态值；
步骤5中所述并行传输支路初始子伪随机数的产生，具体实现过程是：通过剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出nt-1个并行传输支路初始子伪随机数，分别记为第二伪随机数、第三伪随机数、…、第nt伪随机数。
8.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于，步骤8的具体实现过程是：以第一伪随机码发生器产生第三伪随机码～第nt+1伪随机码或者由其它伪随机码发生器为第二伪随机码发生器通过相关抽头输出nt-1个并行传输支路初始子测距码，即第nt+3伪随机码～第2nt+1伪随机码；以第nt+2伪随机码为nt个并行传输支路的第一个并行传输支路的子测距码，并以其为主识别码，方便对拥有该测距码的导航卫星信号的识别，将第nt+2伪随机码分别与步骤6中获得的第三伪随机码～第nt+1伪随机码或第nt+3伪随机码～第2nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码进行混合，获得其余nt-1个并行传输支路的子测距码，记为第2nt+2伪随机码～第3nt伪随机码，并使这些并行传输支路的子测距码带有该颗导航卫星主测距码信息，以方便识别；若各并行传输支路的子测距码互不相关性差，则调整非线性函数的扩散系数、函数和/或复合函数和/或变量的非线性强度；
步骤8中，并行传输支路初始子伪随机数和/或初始子伪随机码为所有导航卫星并行传输支路共有，可由产生导航卫星测距码的伪随机码发生器剩余部分抽头产生，也可由一个其它伪随机码发生器产生，并行传输支路二值化初始子伪随机数和/或初始子伪随机码分别与各导航卫星测距码混合形成各导航卫星专有的并行传输支路伪随机码，且各导航卫星测距码、并行传输支路伪随机码相互间具有良好的互不相关性。
9.根据权利要求1或2所述的多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法，其特征在于：步骤15中，各并行传输支路可以传输一种导航信息，也可以以相位正交方式传输两种不同导航信息，还可以用一部分并行传输支路传输一种导航信息，另一部分并行传输支路传输其它导航信息。
10.一种多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现系统，其特征在于：包括多变量非线性函数构建模块、反馈函数构建模块、多变量复数移位伪随机码发生器构建模块、初始化模块、伪随机数产生模块、实数伪随机数序列提取模块、二值化模块、模二运算模块、并行传输支路子测距码的产生模块、串变并模块、卫星导航信号产生模块、跟踪捕获模块、并变串模块；
所述多变量非线性函数构建模块，用于构建分别作用于复数状态分量实部和虚部当前位置当前状态值的非线性函数；
所述反馈函数构建模块，用于设计多变量复数移位伪随机码发生器的反馈作用值；
所述多变量复数移位伪随机码发生器构建模块，用于构建多变量复数移位伪随机码发生器G；
所述初始化模块，用于参数初始化及采用相同或不同的复数序列或复数伪随机数序列初始化G中移位寄存器的状态值；
所述伪随机数产生模块，用于产生导航卫星伪随机数或并行传输支路初始子伪随机数；以复数移位伪随机码发生器G为第一伪随机码发生器，根据复数状态分量位置，从G的相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头输出到反馈端中多变量非线性函数的复数状态分量，通过作用于复数状态分量的多组多变量非线性函数作用获得反馈作用值，将寄存器依次移位，再将作用值反馈给G的首位寄存器，实现复数伪随机数的产生；或者从剩余部分相关移位寄存器状态值的实部和虚部分别抽头nt-1路输出，其中nt为发射端并行传输支路总数；
所述实数伪随机数序列提取模块，用于从多变量复数移位伪随机码发生器相关寄存器中的状态值的实部和虚部分别提取实数伪随机数，分别记为实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数；
所述二值化模块，用于将实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中各实数随机数按时间顺序分别与基准值比较，若大于基准值，则该实数随机数取值1，否则取值0，即可获得二值化的第一伪随机码、第二伪随机码或者第三伪随机码～第nt+1伪随机码的并行传输支路初始子测距码；基准值分别为描述实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数中实数伪随机数中间值大小的统计量，基准值采用统计分析法获得，即：实部第一伪随机数、虚部第一伪随机数或者第二伪随机数～第nt伪随机数的基准值分别为其中实数伪随机数经统计分析所得中间值；
所述模二运算模块，用于将第一伪随机码和第二伪随机码进行模二和，得伪随机性良好的第nt+2伪随机码，即sin和cos型测距码；
所述并行传输支路子测距码的产生模块，用于各颗导航卫星并行传输支路子测距码的产生；
所述串变并模块，用于将卫星导航电文二值化，并使其分段，段与段之间插入保护间隔，以免导航码间相互干扰；将导航电文由串行传输变为nt路并行传输；将行数为nt的导航电文分别送入行数为nt的各并行传输支路；
所述卫星导航信号产生模块，用于用各支路子测距码分别对并行传输支路中导航电文进行时域直接扩频；使用不同多普勒频移的一定频率间隔的子载波或复数子载波分别对各支路扩频信号调制，且各子载波或复数子载波相位之间相互正交；对各支路载波调制信号添加一定信噪比的高斯白噪声，形成并行传输支路基带卫星导航信号；
所述跟踪捕获模块，用于以单天线接收方式或多天线多支路接收方式接收卫星导航信号；
若以单天线接收方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则对导航卫星产生的各并行传输支路的导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
若以多天线方式接收导航卫星各并行传输支路基带卫星导航信号，则分别以每根接收天线的接收支路对导航卫星产生的给定的并行传输支路的卫星导航信号进行跟踪捕获并进行导航电文解调；
所述并变串模块，用于将解调的卫星导航电文由并行传输变为串行传输，并去掉保护间隔。
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