CN116699657A - 一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通讯技术领域，且公开了一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，该基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获，据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果处理信号，对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算。该基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，鉴于同一时刻同一地点天上北斗卫星较多，能够对同一区域进行多点观测，对所述目标场景信息重构多个矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算，本发明更加方便地捕获接收及处理信号，能够有效克服阴影效应，提供无覆盖观测，然后提取目标特征。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体为一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法。
背景技术
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
目标特征提取技术在国防事业和民用需求方面展现了广泛的应用前景，在军事领域，地面运动目标成像系统能够进行战场态势评估，作战控制与指导等；在民用领域，该系统能够对交通进行管制，对环境进行监控等。
但由于地面的主动式系统在实际操作中主动发射电磁波，因此极易被察觉，因此其系统隐蔽性，安全性较差，再者上述照射源只有一个，因此观测角度较为单一，获取的信息量较为有限，而基于太空中的北斗卫星信号进行目标特征提取则可以克服上述缺点；鉴于此，我们提出了一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，该提取方法包括以下步骤：
S1、根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获；
S2、据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果处理信号；
S3、对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，从而构成多个场景信息特征矩阵，然后将所述第一、二、三等特征矩阵进行模糊化计算；
S4、对所述场景信息特征矩阵进行误差消除时频计算，提高所述场景信息特征矩阵的信噪比，然后采用升余弦变换以及阈值判决算法，保留权重较大值，进而获得信噪比较高的第二场景信息特征矩阵；
S5、对所述第二场景信息特征矩阵进行计算，获得场景信息特征幅度矩阵及场景信息特征角度矩阵；
S6、对所述场景信息特征幅度矩阵进行处理，保留目标信息，进而提取目标的速度和位置等特征。
优选的，所述S1步骤中接收信号具体包括时间同步模块，用于根据时间辅助信息，同步本地时钟的本地时间及本地时间精度，信号发射时间获取模块用于根据本地时间、北斗卫星的卫星位置及RNSS接收机的当前位置，获取北斗卫星的精确信号发射时间，搜索范围确定模块用于将精确信号发射时间标记为相位搜索中心，根据相位搜索中心，及通过本地时间精度、预设的北斗卫星位置精度和预设的RNSS接收机位置精度确定的北斗卫星信号发射时间精度，获取北斗卫星信号的码相位搜索范围，北斗卫星信号搜索模块用于根据码相位搜索范围确定北斗卫星信号的码相位，以根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获。
优选的，所述北斗卫星位置为根据预存的北斗卫星星历得到的各历史北斗卫星位置的平均位置。
优选的，所述粗略信号发射时间为本地时间与北斗卫星传输时间的差值，所述北斗卫星传输时间根据北斗卫星轨道信息中的北斗卫星轨道高度确定。
优选的，所述搜索频率为在预设频率搜索范围内进行频率搜索后确定的频率，所述频率搜索范围根据预设的搜索频率中心和预设的搜索精度确定。
优选的，所述S2步骤中处理信号具体包括获取模块，用于获取数传数字下行信号，划分模块，用于将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号，解调处理模块，用于对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，拼接模块，用于对所述多个解调结果进行拼接，得到下行北斗卫星信号的目标解调结果。
优选的，所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果。
优选的，所述根据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个所述子目标解调结果之间具有预设长度的重叠，分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到所述译码结果。
优选的，所述特征提取方法概括为对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，对所述目标场景信息重构多个矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算，获得目标特征，所述目标特征位置和速度等。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，具备以下有益效果：
1、该基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，鉴于同一时刻同一地点天上北斗卫星较多，能够对同一区域进行多点观测，对所述目标场景信息重构多个矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算，本发明更加方便地捕获接收及处理信号，能够有效克服阴影效应，提供无覆盖观测，然后提取目标特征。
2、该基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，通过在RNSS接收机正常定位后，从RNSS接收机获取时间辅助信息，以根据RNSS接收机的时间辅助信息来确定RDSS需要搜索的码相位范围，从而缩小RDSS进行北斗卫星信号捕获时单位时间需要搜索的相位，从而更好地捕获接收北斗卫星信号。
3、该基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，通过将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号，对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，采用处理单元将数传数字下行信号划分为多路，对多路子数传数字下行信号进行并行解调处理，提高了解调处理效率。
附图说明
图1为本发明特征提取方法步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，该提取方法包括以下步骤：
S1、根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获；
S2、据预设分块规则对目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果处理信号；
S3、对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，从而构成多个场景信息特征矩阵，然后将第一、二、三等特征矩阵进行模糊化计算；
S4、对场景信息特征矩阵进行误差消除时频计算，提高场景信息特征矩阵的信噪比，然后采用升余弦变换以及阈值判决算法，保留权重较大值，进而获得信噪比较高的第二场景信息特征矩阵；
S5、对第二场景信息特征矩阵进行计算，获得场景信息特征幅度矩阵及场景信息特征角度矩阵；
S6、对场景信息特征幅度矩阵进行处理，保留目标信息，进而提取目标的速度和位置等特征，对场景信息特征幅度矩阵进行傅里叶变换，进而获得场景信息特征幅度矩阵的频谱信息以及最大信噪比，根据频率信息及最大信噪比设定阈值，保留场景信息特征幅度矩阵中幅度在阈值以上的值和对应的场景信息特征幅度矩阵中的位置，该位置即为目标的位置坐标，获取场景信息特征角度矩阵中对应。
在本发明的一种实施例中，S1步骤中接收信号具体包括时间同步模块，用于根据时间辅助信息，北斗卫星位置为根据预存的北斗卫星星历得到的各历史北斗卫星位置的平均位置，粗略信号发射时间为本地时间与北斗卫星传输时间的差值，北斗卫星传输时间根据北斗卫星轨道信息中的北斗卫星轨道高度确定，搜索频率为在预设频率搜索范围内进行频率搜索后确定的频率，频率搜索范围根据预设的搜索频率中心和预设的搜索精度确定，其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器，该RDSS接收机的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现北斗卫星信号捕获方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行北斗卫星信号捕获方法。
另外，S2步骤中处理信号具体包括获取模块，用于获取数传数字下行信号，划分模块，用于将数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号，解调处理模块，用于对多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，拼接模块，用于对多个解调结果进行拼接，得到下行北斗卫星信号的目标解调结果，采用预设译码方式对目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括将目标解调结果划分为多个子目标解调结果，根据预设分块规则对目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个子目标解调结果之间具有预设长度的重叠，分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到译码结果，值得注意的是，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行，另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
在本发明的一种实施例中，特征提取具体概括为对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，对目标场景信息重构多个矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算，获得目标特征，目标特征包括位置和速度等，以使得可以更好地提取目标的特征。
上文一般性地对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：该提取方法包括以下步骤：
S1、根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获；
S2、据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果处理信号；
S3、对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，从而构成多个场景信息特征矩阵，然后将所述第一、二、三等特征矩阵进行模糊化计算；
S4、对所述场景信息特征矩阵进行误差消除时频计算，提高所述场景信息特征矩阵的信噪比，然后采用升余弦变换以及阈值判决算法，保留权重较大值，进而获得信噪比较高的第二场景信息特征矩阵；
S5、对所述第二场景信息特征矩阵进行计算，获得场景信息特征幅度矩阵及场景信息特征角度矩阵；
S6、对所述场景信息特征幅度矩阵进行处理，保留目标信息，进而提取目标的速度和位置等特征。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述S1步骤中接收信号包括时间同步模块，用于根据时间辅助信息，同步本地时钟的本地时间及本地时间精度，信号发射时间获取模块用于根据本地时间、北斗卫星的卫星位置及RNSS接收机的当前位置，获取北斗卫星的精确信号发射时间，搜索范围确定模块用于将精确信号发射时间标记为相位搜索中心，根据相位搜索中心，及通过本地时间精度、预设的北斗卫星位置精度和预设的RNSS接收机位置精度确定的北斗卫星信号发射时间精度，获取北斗卫星信号的码相位搜索范围，北斗卫星信号搜索模块用于根据码相位搜索范围确定北斗卫星信号的码相位，以根据码相位和北斗卫星信号的搜索频率对北斗卫星信号进行捕获。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述北斗卫星位置为根据预存的北斗卫星星历得到的各历史北斗卫星位置的平均位置。
4.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述粗略信号发射时间为本地时间与北斗卫星传输时间的差值，所述北斗卫星传输时间根据北斗卫星轨道信息中的北斗卫星轨道高度确定。
5.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述搜索频率为在预设频率搜索范围内进行频率搜索后确定的频率，所述频率搜索范围根据预设的搜索频率中心和预设的搜索精度确定。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述S2步骤中处理信号具体包括获取模块，用于获取数传数字下行信号，划分模块，用于将所述数传数字下行信号划分为多路，得到多路子数传数字下行信号，解调处理模块，用于对所述多路子数传数字下行信号分别进行并行解调处理，得到多个解调结果，拼接模块，用于对所述多个解调结果进行拼接，得到下行北斗卫星信号的目标解调结果。
7.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述采用预设译码方式对所述目标解调结果进行并行译码，得到译码结果，包括将所述目标解调结果划分为多个子目标解调结果。
8.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述根据预设分块规则对所述目标解调结果进行分块，得到分块后的多个子目标解调结果，相邻两个所述子目标解调结果之间具有预设长度的重叠，分别对分块后的多个子目标解调结果，进行并行译码，得到所述译码结果。
9.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述特征提取方法概括为对下行北斗卫星信号的目标解调结果进行平滑滤波计算，获得目标场景信息重构矩阵，对所述目标场景信息重构多个矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算，获得目标特征，所述目标特征位置和速度等。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117420579A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-19 | 中天引控科技股份有限公司 | 基于卫星追踪下的数据信号定位方法及系统 |
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2023
- 2023-07-19 CN CN202310887249.8A patent/CN116699657A/zh active Pending
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