一種衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，涉及衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】的基帶信號處理方法，包括對衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行奇偶位抽取成兩個(gè)子信號，然后進(jìn)行快速傅里葉變換；通過門限經(jīng)驗(yàn)值將所得的兩個(gè)頻域子信號中模值小于門限值的頻域子信號置零；對所得的頻域信號進(jìn)行稀疏處理后進(jìn)行快速傅里葉逆變換，得到兩個(gè)新的時(shí)域信號；再按奇偶順序合并成新的衛(wèi)星導(dǎo)航中頻信號。然后對得到的新中頻信號進(jìn)行捕獲，完成捕獲工作。本發(fā)明能夠有效去除衛(wèi)星信號中的強(qiáng)高斯噪聲，顯著提高捕獲精度和靈敏度，方法簡單，運(yùn)算速度快。本發(fā)明適用于COMPASS、GPS、GLONASS及GALILEO四大衛(wèi)星系統(tǒng)。
【專利說明】一種衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種兼容C0MPASS(中國北斗衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)：BeiDou Navigation Satellite System，簡稱北斗或 BD 或 BeiDou)、GPS (美國 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：Global Position System)、GL0NASS (俄國全球定位系統(tǒng)格洛納斯）及 GALILEO (歐洲伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)）四大衛(wèi)星系統(tǒng)的稀疏抗干擾方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星信號由于受成本等因素限制，其發(fā)射功率往往較小，在到達(dá)地面接收機(jī)前，它 還會受到各種因素（如噪聲）的干擾而衰減，一般衛(wèi)星接收機(jī)能接收到的衛(wèi)星信號往往是 淹沒在噪聲中，這會給信號的捕獲和跟蹤造成一定難度，甚至無法實(shí)現(xiàn)對信號的有效接收。 因此，對衛(wèi)星信號在捕獲和跟蹤處理前進(jìn)行對噪聲等干擾進(jìn)行消除顯得很有必要。受到干 擾的衛(wèi)星信號可以用下面的公式表示：
[0003] y = s+n
[0004] 其中，y表示接收到的摻雜著噪聲的信號，S為原始衛(wèi)星信號，η為噪聲等干擾。如 果上式中的噪聲項(xiàng)η是已知的，那么就可以計(jì)算得到所需的衛(wèi)星信號s，但這種情況是不可 能出現(xiàn)的，因?yàn)樵肼暤雀蓴_是隨機(jī)分布的，它會使原始信號與觀測信號保持一定的偏差。在 稀疏信號表示理論中，對于有用信號（區(qū)別于噪聲）可以采用稀疏字典函數(shù)X來表示：
[0005] s = Dx
[0006] 其中，s為原始信號，D是特征基向量，X為隨機(jī)組合系數(shù)即稀疏系數(shù)。
[0007] 上式可以理解成信號s在特定的字典D中，可以用稀疏系數(shù)X來表示。利用稀疏 表示來解決信號的干擾問題，可以用下式表示：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 衛(wèi)星信號經(jīng)過天線接收及混頻采樣后得到中頻信號r(t)，將r(t)按奇偶抽取成兩 個(gè)子信號re(t)與 r<)(t)，其中re(t)為r(t)的偶數(shù)點(diǎn)信號，r<)(t)為r(t)的奇數(shù)點(diǎn)信號； 2) 將上述兩個(gè)子信號re(t)、r<)(t)分別進(jìn)行快速傅里葉變換得到&〇()和RJK);然后 設(shè)置門限經(jīng)驗(yàn)值，將R e(K)和RJK)中模值小于經(jīng)驗(yàn)值的子信號置為0得到新的信 號Rel⑷和L⑷； 3) 對新得到的信號Rel⑷和L⑷進(jìn)行稀疏處理得到Re2⑷和； 4) 對上述經(jīng)稀疏處理的頻域信號&2⑷和1?。2⑷進(jìn)行快速傅里葉逆變換得到新的 時(shí)域信號"⑴與 r<)2(t)，然后按順序?qū)⑵?、偶信號合并得到去除干擾的待處理的信號 r' (t)； 5) 對上述經(jīng)過稀疏抗干擾處理的信號r' (t)進(jìn)行捕獲處理，從而完成衛(wèi)星導(dǎo)航信號的 捕獲工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于上述步驟2)中， 將兩個(gè)子信號re(t)、 r<)(t)分別進(jìn)行快速傅里葉變換得到&〇()和RJK)的方法如下： 將抽取的兩個(gè)子信號分別做2046點(diǎn)的短時(shí)加窗FFT運(yùn)算，以便信號由時(shí)域分析轉(zhuǎn)變到 頻域分析，定義矩形窗函數(shù)m(t) =1，則對于此段的頻域信號&〇()以及RJK)由以下的式 子得出：
其中
：是指快速傅里葉變換因子，re(t)是指抽取的偶數(shù)點(diǎn)信號， rjt)是指抽取的奇數(shù)點(diǎn)信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于上述步驟3)中 對信號Rel⑷和L⑷進(jìn)行稀疏處理的操作如下：對Rel⑷和L⑷取模得到IMK) |和 Κκ) | ;設(shè)置經(jīng)驗(yàn)值φ2，當(dāng)IMK) |小于經(jīng)驗(yàn)值φ2時(shí)，令L⑷等于零；當(dāng)IMK) |小 于經(jīng)驗(yàn)值^時(shí)，令Rel⑷等于零；得到新的頻域信號Re2⑷和ΜΚ)，完成信號的稀疏處 理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于上述步驟4)中， 對經(jīng)稀疏處理的頻域信號Re2(K)和MK)進(jìn)行快速傅里葉逆變換得到新的時(shí)域信號r e2(t) 與ro2(t)的方法如下： 對稀疏處理后的兩個(gè)頻域信號進(jìn)行2046點(diǎn)的短時(shí)加窗IFFT運(yùn)算，定義矩形窗函數(shù) m(t) = 1，則對于此段的時(shí)域信號re2(t)以及r<)2(t)由以下的式子得出：
其中：
是指快速傅里葉逆變換因子，Re2(K)是指經(jīng)稀疏處理的偶數(shù)點(diǎn) 頻域信號，1?。2(1〇是指經(jīng)稀疏處理的奇數(shù)點(diǎn)頻域信號，信號由頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得到新的奇 信號ro2(t)與偶信號re2(t)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于上述步驟5)中， 對上述經(jīng)過稀疏抗干擾處理的信號r' (t)進(jìn)行捕獲處理，從而完成衛(wèi)星導(dǎo)航信號的捕獲工 作的方法如下：對經(jīng)過稀疏抗干擾處理的信號在偽碼相位域與載波多普勒頻率域進(jìn)行二維 搜索，找出相關(guān)峰值所對應(yīng)的偽碼相位值與載波多普勒頻率值，從而確定出輸入信號中的 偽碼相位與載波頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號抗干擾稀疏處理方法，其特征在于兼容COMPASS、 GPS、GLONASS及GALILEO四大衛(wèi)星系統(tǒng)。
【文檔編號】G01S19/27GK104251997SQ201410298508
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】謝勝利, 謝侃, 易清明, 何昭水, 陸川 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)