CN107621643A - 一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，具体为：(1)、对实际导航信号进行时钟同源采样；(2)、计算实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位；(3)、计算实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的相关函数；(4)、根据实际导航信号和理想导航信号采样数据所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的最大相关值与相关函数，计算实际导航信号采样数据所有K个信号分量的相关损失、实际导航信号合路信号的相关损失、所有K个信号分量S曲线偏移以及S曲线斜率偏差。该方法计算效率高、准确率高。

Description

一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法

技术领域

本发明涉及一种导航信号相关域参数解算方法。本发明属于卫星导航信号质量评估领域。

背景技术

卫星导航信号是面向用户的空间接口，其信号质量的好坏直接影响系统能否达到设计的性能，同时，信号质量也是衡量导航卫星有效载荷水平的核心标准，受到了有关单位的持续关注。

导航信号质量评估的参数包括时域、频域、调制域、相关域、测量域等几大类。其中，相关域参数与用户接收到的信号的接收性能紧密相关，能够直观反映导航信号质量。相关域参数包括相关损失、S曲线偏差(SCB)以及S曲线过零点斜率偏差。

信号质量评估参数的解算可基于闭环分析方法和开环分析方法，闭环分析利用软件接收机的方法对数据进行处理，待跟踪稳定后进行分析，优点是不需要对信号进行同源采集，但分析耗时，尤其是采样率较高时。开环分析方法要求对导航信号进行同源采集，因此不需要进行信号跟踪过程，且能够实现高精度的参数解算，特别适合于导航载荷的信号质量评估。

目前，针对导航信号质量评估，国内学者提出了多个方法，主要包括高性能导航卫星空间信号质量评估方法(CN 103033824 A)、一种GNSS基带信号的评估方法(CN102571652 A)、一种卫星导航信号质量评估参数的确定方法(CN 103278825 A)以及一种用于卫星导航系统的射频信号质量评估方法(CN 103532641 A)。上述专利的保护核心是信号质量评估指标的全面性，不关注对特定指标参数的具体解算步骤，对于相关域参数，涉及的指标参数不完整。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，基于开环方式，通过引入码/载波精细搜索环节，并采用多个码周期平均的方式，能有效降低信号互相关对解算结果的影响，在给定采样率下，实现卫星导航信号质量相关域参数的快速、高精确解算。

本发明的技术解决方案是：一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，所述相关域参数包括相关损失、S曲线偏移以及S曲线斜率偏差，步骤如下：

(1)、信号采样，对实际导航信号进行时钟同源采样，得到连续M个伪码周期的实际导航信号采样数据S_real(n)，所述S_real(n)＝S_real(nT_s)，n＝0,...,N₁-1，T_s＝1/f_s为采样间隔，M≥1，为向下取整运算，T_p为伪码周期；

(2)、信号同步，产生本地导航信号K个信号分量，采用开环分析的方法，依次进行码/载波相位粗同步、码/载波相位精确同步，得到实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位k＝1～K，m＝1～M，K为实际导航信号的信号分量个数；

(3)、计算相关函数，根据实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位对实际导航信号采样数据进行采样和下变频得到基带信号，并计算实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的得到相关函数最大相关值及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s，k＝1～K，m＝1～M；

(4)、解算相关域参数，根据实际导航信号采样数据所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的相关函数曲线最大相关值和理想导航信号K个信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的最大相关值k＝1～K，m＝1～M，计算实际导航信号采样数据所有K个信号分量的相关损失、实际导航信号合路信号的相关损失、所有K个信号分量S曲线偏移以及S曲线斜率偏差。

所述采样频率f_s取值范围为[600MHz，750MHz]，且f_s不等于1.023MHz的整数倍。

所述步骤(2)中粗同步通过以下方法实现：

(2.1a)、从实际导航信号采样数据中提取连续1个伪码周期T_p的采集信号S_real(n)，n＝0～N-1，将其进行复数下变频处理，得到基带采样信号f_IF为实际导航信号的中心频率；

(2.2b)、对S_real,base(n)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号所述低通滤波带宽为实际导航信号所属导航系统ICD文件中规定的导航信号发射信号带宽；

(2.3a)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散形式的本地导航信号K个信号分量k＝1～K，n＝0～N-1，t_ref＝nT_s，计算实际导航信号采样数据第k个信号分量相对于本地导航信号第k个信号分量的粗略码相位和粗略载波相位，k＝1～K，对于第k个信号分量而言，具体的方法为：

计算滤波后的归一化导航信号与本地导航信号第k个信号分量的相关值：然后，找到相关值幅值最大的位置：所述满足条件：最后，计算第k个信号分量的粗略码相位：和粗略载波相位：k＝1～K。

对第k个信号分量而言，所述精同步通过以下方法实现：

(2.1b)、初始化m为1；

(2.2b)、从实际导航信号采样数据中，以作为起始点提取连续1个伪码周期T_p的导航信号作为实际导航信号的第k个信号分量进行复数下变频至基带

(2.3b)、对进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号S_real,base(n')，所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(2.4b)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k的滤波器对其再次进行理想矩形低通滤波，得到所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的主瓣带宽，且小于等于发射信号带宽；

(2.5b)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散的导航信号K个信号分量使用FFT方法计算与相关值相关值幅值最大的位置为即所述满足条件：得到第k个信号分量的精同步粗略码相位为

(2.6b)、在精同步粗略码相位t'_code,k附近±0.5T_s内进行P倍精细搜索，对第k个本地信号分量进行重采样，改变本地导航信号第k个分量的起始采样时刻为得到P+1个重采样后的本地信号计算与的相关值找到P+1个相关值幅值中最大值并记录下该最大相关值位置即：记录下第k个信号分量的精细码相位为精细载波相位为：

(2.7b)、重复步骤(2.1b)～步骤(2.7b)M次，对M个伪码周期的采样数据进行精细码相位与载波相位搜索，记录下所有k个信号分量所有M个伪码周期内的最大相关值精细码相位为精细载波相位为：m＝1～M；

(2.8b)、计算得到消除相位模糊之后的精细码相位：如果大于T_P/2，修正消除相位模糊之后的精细码相位，得到精确的精细码相位：否则，消除相位模糊之后的精细码相位即为精确的精细码相位

步骤(3)实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的相关函数曲线通过以下方法得到：

(3.1)、对于第k个信号分量，提取第m个伪码周期的采集信号数据作为本步骤的实际导航信号采样数据S_real(n”),n”＝0～N-1，进行复数下变频至基带本地导航数据采样时刻：所述为步骤(3)所得到精确的精细码相位，为步骤(3)所得到精细载波相位；

(3.2)、对S_real,base(n”)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(3.3)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k，在分析带宽BW_k内进行理想矩形低通滤波，得到所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的带宽；

(3.4)、产生本地导航信号K个信号分量k＝1～K，分别计算本地导航信号K个信号分量与步骤(3.3)滤波之后得到的导航采样信号相应的信号分量的相关函数；

对于第k个信号分量而言，具体步骤如下：

产生本地导航信号第k个信号分量计算与的相关函数 为第k个信号分量的码片宽度；

(3.5)、重复上述步骤(3.1)～(3.5)，得到所有K个信号分量在M个伪码周期内的所有相关函数及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s。

实际导航信号采样数据中所有K个信号分量的相关损失通过下列方法计算得到：

(4.1a)、根据实际导航信号各信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络导航信号；

(4.2a)、对理想基带恒包络信号进行精细的码相位和载波相位搜索和与本地导航信号第k个信号分量相关函数计算，得到理想基带恒包络信号第k个信号分量与本地导航信号第k个信号分量第m个周期的最大相关值m∈[1,M]；

(4.3a)、计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中第k个信号分量的平均相关功率：

(4.4a)、计算第k个信号分量的相关损失为：

(4.5a)、更新k，重复步骤(4.1a)～步骤(4.5a)，计算所有K个信号分量的相关损失，k∈[1,K]。

实际导航信号合路信号的相关损失的计算步骤为：

(4.6a)、分别计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中所有K个信号分量的总的相关功率：

(4.7a)、计算实际导航信号合路信号的相关损失为：

导航实际信号的所有S曲线偏移参数解算过程为：

(4.1b)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2b)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果则过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3b)、改变相关器间距，计算不同δ_k的得到第k个信号分量第m个周期的锁定点偏差曲线，锁定点偏差曲线的横坐标为δ_k，纵坐标为δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.4b)、更新k和m，重复步骤(4.1b)～步骤(4.4b)得到所有K个信号分量，在M个伪码周期不同相关器间距的锁定点曲线k∈[1,K]；

(4.5b)、分别对K个信号分量每个相关间距下的锁定点偏差值进行算术平均，得到K信号分量平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))，

(4.6b)、对K个信号分量，分别采用平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))的最大值减去最小值，所有K个信号分量的S曲线偏移为SCB_k

导航信号所有K个信号分量的S曲线斜率偏差通过下列方法计算得到：

(4.1c)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2c)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3c)、计算锁定点偏差处的斜率实际计算中取S曲线的单调段中的一部分拟合计算其斜率，可取为40％；

(4.4c)、改变相关器间距，重新执行步骤(4.1c)～步骤(4.4c)，计算不同δ_k的斜率δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.5c)、根据实际采样信号第k个信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络信号S_ideal,base(t_ref)，得到第c个信号分量第m个周期的S曲线斜率

(4.6c)、计算第m个周期的S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为其中，

(4.7c)、对第m个信号分量M个码周期的相关函数求取S曲线过零点斜率偏差曲线k＝1～K，m＝1～M；

(4.8c)、对所有K个信号分量的M条S曲线过零点斜率偏差曲线进行算术平均，得到平均S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为Slope_bias_k(δ_k)，k＝1～K，m＝1～M；

(4.9c)、根据所有K个信号分量的平均S曲线过零点斜率偏差曲线统计最大值，即为所有K个信号分量的S曲线过零点斜率偏差k＝1～K，m＝1～M。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明基于开环方式，直接采用码/载波相位精细搜索进行同步，不需要进行跟踪过程，更加快速精确；

(2)、本发明引入了多伪码周期的平均，降低了信号分量间互相关、导航电文符号翻转对评估结果的影响，有利于实现精确解算；

(3)、本发明采用分步滤波方法，先在发射带宽滤波和功率归一化，然后在分析带宽滤波，有效对整个发射带宽内的通道特性的评估。

附图说明

图1为本发明公开的相关域参数解算方案图；

图2为本发明实施例码/载波相位粗同步流程图；

图3为本发明实施例码/载波相位精细同步流程图；

图4为本发明实施例相关函数示意图；

图5为本发明实施例平均锁定点偏差曲线示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的目的在于导航信号质量的相关域特性评估，给出了相关域参数精确解算方法，实现相关损失、S曲线偏移(SCB)、S曲线过零点斜率偏差参数的高精度评估。该发明基于开环分析方法，对同源采集的导航信号进行评估，当前导航信号一个频点包含多个信号分量，对于有K个信号分量，需要解算单个信号分量的相关损失，以及合路信号的相关损失。

如图1所示，本发明提供的相关域参数精确解算方法具体步骤如下：

(1)、信号采样，对实际导航信号进行时钟同源采样，得到连续M个伪码周期的实际导航信号采样数据S_real(n)，所述S_real(n)＝S_real(nT_s)，n＝0,...,N₁-1，T_s＝1/f_s为采样间隔，M≥1，为向下取整运算，T_p为伪码周期；

同源采集是为了使采集设备的频率与导航信号的生成设备的频率同源，以免两者间有频率差，例如，都用同一个10.23MHz的时钟进行同源。所述采样频率f_s取值范围为[600MHz，750MHz]，且f_s不等于1.023MHz的整数倍。

(2)、信号同步，产生本地导航信号K个信号分量，采用开环分析的方法，依次进行码/载波相位粗同步、码/载波相位精确同步，得到实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位k＝1～K，m＝1～M，K为实际导航信号的信号分量个数；

如图2所示，粗同步通过以下方法实现：

(2.1a)、从实际导航信号采样数据中提取连续1个伪码周期T_p的采集信号S_real(n)，n＝0～N-1，将其进行复数下变频处理，得到基带采样信号f_IF为实际导航信号的中心频率；

(2.2b)、对S_real,base(n)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号所述低通滤波带宽为实际导航信号所属导航系统ICD文件中规定的导航信号发射信号带宽；

(2.3a)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散形式的本地导航信号K个信号分量k＝1～K，n＝0～N-1，t_ref＝nT_s，计算实际导航信号采样数据第k个信号分量相对于本地导航信号第k个信号分量的粗略码相位和粗略载波相位，k＝1～K，对于第k个信号分量而言，具体的方法为：

计算滤波后的归一化导航信号与本地导航信号第k个信号分量的相关值：然后，找到相关值幅值最大的位置：所述满足条件：最后，计算第k个信号分量的粗略码相位：和粗略载波相位：

如图3所示，粗同步之后转入精同步，对第k个信号分量而言，所述精同步通过以下方法实现：

(2.1b)、初始化m为1；

(2.2b)、从实际导航信号采样数据中，以作为起始点提取连续1个伪码周期T_p的导航信号作为实际导航信号的第k个信号分量进行复数下变频至基带n'＝0～N-1；

(2.3b)、对进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号S_real,base(n')，所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(2.4b)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k的滤波器对其再次进行理想矩形低通滤波，得到所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的主瓣带宽，且小于等于发射信号带宽；

(2.5b)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散的导航信号K个信号分量使用FFT方法计算与相关值相关值幅值最大的位置为即所述满足条件：得到第k个信号分量的精同步粗略码相位为

(2.6b)、在精同步粗略码相位t'_code,k附近±0.5T_s内进行P倍精细搜索，对第k个本地信号分量进行重采样，改变本地导航信号第k个分量的起始采样时刻为得到P+1个重采样后的本地信号计算与的相关值找到P+1个相关值幅值中最大值并记录下该最大相关值位置即：记录下第k个信号分量的精细码相位为精细载波相位为：

(2.7b)、重复步骤(2.1b)～步骤(2.7b)M次，对M个伪码周期的采样数据进行精细码相位与载波相位搜索，记录下所有k个信号分量所有M个伪码周期内的最大相关值精细码相位为精细载波相位为：m＝1～M；

(2.8b)、计算得到消除相位模糊之后的精细码相位：如果大于T_P/2，修正消除相位模糊之后的精细码相位，得到精确的精细码相位：否则，消除相位模糊之后的精细码相位即为精确的精细码相位

(3)、计算相关函数，根据实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位对实际导航信号采样数据进行采样和下变频得到基带信号，并计算实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的得到相关函数最大相关值及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s，k＝1～K，m＝1～M；

相关函数曲线通过以下方法得到：

(3.1)、对于第k个信号分量，提取第m个伪码周期的采集信号数据作为本步骤的实际导航信号采样数据S_real(n”),n”＝0～N-1，进行复数下变频至基带本地导航数据采样时刻：所述为步骤(3)所得到精确的精细码相位，为步骤(3)所得到精细载波相位；

(3.2)、对S_real,base(n”)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(3.3)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k，在分析带宽BW_k内进行理想矩形低通滤波，得到所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的带宽；

(3.4)、产生本地导航信号K个信号分量k＝1～K，分别计算本地导航信号K个信号分量与步骤(3.3)滤波之后得到的导航采样信号相应的信号分量的相关函数；

对于第k个信号分量而言，具体步骤如下：

产生本地导航信号第k个信号分量计算与的相关函数m＝1～M，为第k个信号分量的码片宽度；

(3.5)、重复上述步骤(3.1)～(3.5)，得到所有K个信号分量在M个伪码周期内的所有相关函数及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s。

(4)、解算相关域参数，根据实际导航信号采样数据所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的相关函数曲线与最大相关值和理想导航信号K个信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的最大相关值k＝1～K，m＝1～M，计算实际导航信号采样数据所有K个信号分量的相关损失、实际导航信号合路信号的相关损失、所有K个信号分量S曲线偏移以及S曲线斜率偏差。

实际导航信号采样数据中所有K个信号分量的相关损失通过下列方法计算得到：

(4.1a)、根据实际导航信号各信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络导航信号；

(4.2a)、对理想基带恒包络信号进行精细的码相位和载波相位搜索和与本地导航信号第k个信号分量相关函数计算，得到理想基带恒包络信号第k个信号分量与本地导航信号第k个信号分量第m个周期的最大相关值m∈[1,M]；

(4.3a)、计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中第k个信号分量的平均相关功率：

(4.4a)、计算第k个信号分量的相关损失为：

(4.5a)、更新k，重复步骤(4.1a)～步骤(4.5a)，计算所有K个信号分量的相关损失，k∈[1,K]。

实际导航信号合路信号的相关损失的计算步骤为：

(4.6a)、分别计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中所有K个信号分量的总的相关功率：

(4.7a)、计算实际导航信号合路信号的相关损失为：

实际导航信号的所有S曲线偏移(SCB，S-Curve bias，S曲线偏移)参数解算过程为：

(4.1b)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数曲线计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2b)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果则过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3b)、改变相关器间距，计算不同δ_k的得到第k个信号分量第m个周期的锁定点偏差曲线，锁定点偏差曲线的横坐标为δ_k，纵坐标为δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.4b)、更新k和m，重复步骤(4.1b)～步骤(4.4b)得到所有K个信号分量，在M个伪码周期不同相关器间距的锁定点曲线k∈[1,K]；

(4.5b)、分别对K个信号分量每个相关间距下的锁定点偏差值进行算术平均，得到K信号分量平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))，

(4.6b)、对K个信号分量，分别采用平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))的最大值减去最小值，所有K个信号分量的S曲线偏移为SCB_k

实际导航信号所有K个信号分量的S曲线斜率偏差通过下列方法计算得到：

(4.1c)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数曲线计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2c)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3c)、计算锁定点偏差处的斜率实际计算中取S曲线的单调段中的一部分拟合计算其斜率，可取为40％；

(4.4c)、改变相关器间距，重新执行步骤(4.1c)～步骤(4.4c)，计算不同δ_k的斜率δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.5c)、根据实际采样信号第k个信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络信号S_ideal,base(t_ref)，得到第c个信号分量第m个周期的S曲线斜率

(4.6c)、计算第m个周期的S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为其中，

(4.7c)、对第m个信号分量M个码周期的相关函数求取S曲线过零点斜率偏差曲线k＝1～K，m＝1～M；

(4.8c)、对所有K个信号分量的M条S曲线过零点斜率偏差曲线进行算术平均，得到平均S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为Slope_bias_k(δ_k)，k＝1～K，m＝1～M；

(4.9c)、根据所有K个信号分量的平均S曲线过零点斜率偏差曲线统计最大值，即为所有K个信号分量的S曲线过零点斜率偏差k＝1～K，m＝1～M。

实施例

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参考附图1，对本发明进一步详细说明。

为说明方便，考虑一个简单的例子：有K＝4个信号分量，每一个信号分量都为BPSK(10)信号，伪码周期T_p＝1ms，发射带宽为30.69MHz，分析带宽为20.46MHz。

本发明公开的方法的操作步骤如下：

1)、数据采集

使用高速采集设备，对导航信号进行同源采集，采样率设为650MHz，采集数据时长为2s。

2)、信号同步

码/载波相位粗同步：按照附图2所示粗同步流程，取1ms数据，经过下变频到基带，30.69MHz理想低通滤波，功率归一化，20.46MHz理想低通滤波滤波，FFT相关运算，依次得到4个信号分量的码/载波粗相位。

码/载波相位精细同步：按照附图3所示精细同步流程，在得到粗码相位值后，通过重采样操作，得到每1ms数据的精细码/载波相位，与最大相关值对于4个信号分量，一次得到1s数据的精细码/载波相位。

3)、相关函数生成。

每次取1ms采集信号数据，经过下变频到基带，发射带宽30.69MHz滤波，功率归一化，分析带宽20.46MHz滤波，与本地产生的第k个信号分量进行相关，得到该周期的相关函数重复上述步骤，得到所有4个信号分量，在1s中内的所有相关函数，相关函数示意图如4所示。

4)、相关域参数解算

相关损失解算：生成理想信号，进行精细的码相位和载波相位搜索，得到所有k个信号分量第m个周期的最大相关值计算实际信号和理想信号中，第k个信号分量的平均相关功率： 计算第k个信号分量的相关损失为：计算实际信号和理想信号中，所有信号分量的总的相关功率：得到合路信号的相关损失为：

SCB解算：由第k个信号分量第m个周期的相关函数得到不同超前减滞后间距δ_k时的S曲线计算S曲线的锁定点偏差，获取使的ε，当存在多个过零点时，取绝对值最小的过零点的值；改变相关器间距，计算不同δ_k的得到第k个信号分量第m个周期的锁定点偏差曲线，每1s钟得到1000个锁定点偏差曲线；对1000个锁定点偏差曲线求算术平均，得到平均锁定点偏差曲线，如图5所示；平均锁定点偏差曲线最大值减去最小值，即为该信号分量SCB值；重复前面步骤，计算得到所有4个信号分量的SCB。

S曲线过零点斜率偏差：由第k个信号分量第m个周期的相关函数计算锁定点处的斜率，取S曲线的单调段中的40％拟合计算其斜率，得到不同δ的斜率对理想信号进行相同的处理，得到k个信号分量第m个周期的S曲线斜率S曲线过零点斜率偏差曲线对1000个S曲线过零点斜率偏差曲线进行算术平均，得到平均S曲线过零点斜率偏差曲线；平均S曲线过零点斜率偏差曲线为该信号分量的S曲线过零点斜率偏差。

本发明说明书未进行详细描述部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，所述相关域参数包括相关损失、S曲线偏移以及S曲线斜率偏差，其特征在于步骤如下：

(1)、信号采样，对实际导航信号进行时钟同源采样，得到连续M个伪码周期的实际导航信号采样数据S_real(n)，所述S_real(n)＝S_real(nT_s)，n＝0,...,N₁-1，T_s＝1/f_s为采样间隔，M≥1，为向下取整运算，T_p为伪码周期；

(2)、信号同步，产生本地导航信号K个信号分量，采用开环分析的方法，依次进行码/载波相位粗同步、码/载波相位精确同步，得到实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位k＝1～K，m＝1～M，K为实际导航信号的信号分量个数；

(3)、计算相关函数，根据实际导航信号采样数据K个信号分量所有M个伪码周期内的精确的精细码相位和精细载波相位对实际导航信号采样数据进行采样和下变频得到基带信号，并计算实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的相关函数最大相关值及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s，k＝1～K，m＝1～M；

(4)、解算相关域参数，根据实际导航信号采样数据所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的相关函数曲线最大相关值和理想导航信号K个信号分量与本地导航信号K个信号分量在M个伪码周期中内的最大相关值k＝1～K，m＝1～M，计算实际导航信号采样数据所有K个信号分量的相关损失、实际导航信号合路信号的相关损失、所有K个信号分量S曲线偏移以及S曲线斜率偏差。

2.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于所述采样频率f_s取值范围为[600MHz，750MHz]，且f_s不等于1.023MHz的整数倍。

3.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于所述步骤(2)中粗同步通过以下方法实现：

(2.1a)、从实际导航信号采样数据中提取连续1个伪码周期T_p的采集信号S_real(n)，n＝0～N-1，将其进行复数下变频处理，得到基带采样信号f_IF为实际导航信号的中心频率；

(2.2b)、对S_real,base(n)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号所述低通滤波带宽为实际导航信号所属导航系统ICD文件中规定的导航信号发射信号带宽；

(2.3a)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散形式的本地导航信号K个信号分量k＝1～K，n＝0～N-1，t_ref＝nT_s，计算实际导航信号采样数据第k个信号分量相对于本地导航信号第k个信号分量的粗略码相位和粗略载波相位，k＝1～K，对于第k个信号分量而言，具体的方法为：

计算滤波后的归一化导航信号与本地导航信号第k个信号分量的相关值：然后，找到相关值幅值最大的位置：所述满足条件：最后，计算第k个信号分量的粗略码相位：和粗略载波相位：k＝1～K。

4.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于对第k个信号分量而言，所述精同步通过以下方法实现：

(2.1b)、初始化m为1；

(2.2b)、从实际导航信号采样数据中，以作为起始点提取连续1个伪码周期T_p的导航信号S_real(n),作为实际导航信号的第k个信号分量n'＝0～N-1，进行复数下变频至基带n'＝0～N-1；

(2.3b)、对进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得到滤波后的归一化导航信号S_real,base(n')，所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(2.4b)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k的滤波器对其再次进行理想矩形低通滤波，得到k∈[1,K]，所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的主瓣带宽，且小于等于发射信号带宽；

(2.5b)、产生本地导航信号K个信号分量，并对其进行采样得到离散的导航信号K个信号分量n'＝0～N-1，使用FFT方法计算与相关值相关值幅值最大的位置为即所述满足条件：n'＝0～N-1，得到第k个信号分量的精同步粗略码相位为

(2.6b)、在精同步粗略码相位t'_code,k附近±0.5T_s内进行P倍精细搜索，对第k个本地信号分量进行重采样，改变本地导航信号第k个分量的起始采样时刻为得到P+1个重采样后的本地信号p＝1,2,…,P+1,n'＝0～N-1，计算与的相关值找到P+1个相关值幅值中最大值并记录下该最大相关值位置即：记录下第k个信号分量的精细码相位为精细载波相位为：

(2.7b)、重复步骤(2.1b)～步骤(2.7b)M次，对M个伪码周期的采样数据进行精细码相位与载波相位搜索，记录下所有k个信号分量所有M个伪码周期内的最大相关值精细码相位为精细载波相位为：m＝1～M；

(2.8b)、计算得到消除相位模糊之后的精细码相位：如果大于T_P/2，修正消除相位模糊之后的精细码相位，得到精确的精细码相位：否则，消除相位模糊之后的精细码相位即为精确的精细码相位m＝1～M。

5.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于步骤(3)实际导航信号所有K信号分量与本地导航信号K个信号分量，在M个伪码周期中内的相关函数曲线通过以下方法得到：

(3.1)、对于第k个信号分量，提取第m个伪码周期的采集信号数据S_real(n),作为本步骤的实际导航信号采样数据S_real(n”),n”＝0～N-1，进行复数下变频至基带本地导航数据采样时刻：所述为步骤(3)所得到精确的精细码相位，为步骤(3)所得到精细载波相位；

(3.2)、对S_real,base(n”)进行理想矩形低通滤波，并进行功率归一化，得所述低通滤波带宽为采集信号所属导航系统ICD文件中规定的发射信号带宽；

(3.3)、将滤波后的归一化导航信号分别采用K个不同的分析带宽BW_k，在分析带宽BW_k内进行理想矩形低通滤波，得到k∈[1,K]，所述分析带宽BW_k大于等于导航信号第k个信号的带宽；

(3.4)、产生本地导航信号K个信号分量k＝1～K，分别计算本地导航信号K个信号分量与步骤(3.3)滤波之后得到的导航采样信号相应的信号分量的相关函数；

对于第k个信号分量而言，具体步骤如下：

产生本地导航信号第k个信号分量计算与的相关函数m＝1～M，为第k个信号分量的码片宽度；

(3.5)、重复上述步骤(3.1)～(3.5)，得到所有K个信号分量在M个伪码周期内的所有相关函数及其相应的相关函数曲线τ＝lT_s。

6.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于实际导航信号采样数据中所有K个信号分量的相关损失通过下列方法计算得到：

(4.1a)、根据实际导航信号各信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络导航信号；

(4.2a)、对理想基带恒包络信号进行精细的码相位和载波相位搜索和与本地导航信号第k个信号分量相关函数计算，得到理想基带恒包络信号第k个信号分量与本地导航信号第k个信号分量第m个周期的最大相关值m∈[1,M]；

(4.3a)、计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中第k个信号分量的平均相关功率：

(4.4a)、计算第k个信号分量的相关损失为：

(4.5a)、更新k，重复步骤(4.1a)～步骤(4.5a)，计算所有K个信号分量的相关损失，k∈[1,K]。

7.根据权利要求6所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于实际导航信号合路信号的相关损失的计算步骤为：

(4.6a)、分别计算实际导航信号和理想基带恒包络导航信号中所有K个信号分量的总的相关功率：

(4.7a)、计算实际导航信号合路信号的相关损失为：

8.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于导航实际信号的所有S曲线偏移参数解算过程为：

(4.1b)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数曲线计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2b)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果则过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3b)、改变相关器间距，计算不同δ_k的得到第k个信号分量第m个周期的锁定点偏差曲线，锁定点偏差曲线的横坐标为δ_k，纵坐标为δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.4b)、更新k和m，重复步骤(4.1b)～步骤(4.4b)得到所有K个信号分量，在M个伪码周期不同相关器间距的锁定点曲线m＝1～M，k∈[1,K]；

(4.5b)、分别对K个信号分量每个相关间距下的锁定点偏差值进行算术平均，得到K信号分量平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))，

(4.6b)、对K个信号分量，分别采用平均锁定点偏差曲线(δ_k,ε_k(δ_k))的最大值减去最小值，所有K个信号分量的S曲线偏移为SCB_k

9.根据权利要求1所述的一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法，其特征在于导航信号所有K个信号分量的S曲线斜率偏差通过下列方法计算得到：

(4.1c)、根据第k个信号分量第m个周期的相关函数曲线计算超前减滞后间距为δ_k时的S曲线：

(4.2c)、计算锁定点偏差，获取使的ε，如果过零点为：当存在多个过零点时，取最接近原点的过零点作为锁定点偏差；

(4.3c)、计算锁定点偏差处的斜率实际计算中取S曲线的单调段中的一部分拟合计算其斜率，可取为40％；

(4.4c)、改变相关器间距，重新执行步骤(4.1c)～步骤(4.4c)，计算不同δ_k的斜率δ_k的范围从T_s到改变间隔为T_s；

(4.5c)、根据实际采样信号第k个信号分量的扩频码、调制方式与恒包络复用方式，生成理想基带恒包络信号S_ideal,base(t_ref)，得到第c个信号分量第m个周期的S曲线斜率

(4.6c)、计算第m个周期的S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为其中，

(4.7c)、对第m个信号分量M个码周期的相关函数求取S曲线过零点斜率偏差曲线k＝1～K，m＝1～M；

(4.8c)、对所有K个信号分量的M条S曲线过零点斜率偏差曲线进行算术平均，得到平均S曲线过零点斜率偏差曲线，横坐标为δ_k，纵坐标为Slope_bias_k(δ_k)，k＝1～K，m＝1～M；

(4.9c)、根据所有K个信号分量的平均S曲线过零点斜率偏差曲线统计最大值，即为所有K个信号分量的S曲线过零点斜率偏差k＝1～K，m＝1～M。