本發(fā)明主要涉及到衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域，特指一種th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的跳時(shí)圖案匹配方法。
背景技術(shù)：
：隨著信息社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于導(dǎo)航定位的需求日益增大。精確的導(dǎo)航定位信息，不僅在關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的國(guó)防安全和遠(yuǎn)程航海等領(lǐng)域意義重大，在人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活中，也扮演著越來越重要的角色。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、全天候全天時(shí)、精度高、應(yīng)用便捷、用戶數(shù)量無限制等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界范圍內(nèi)首選的定位導(dǎo)航授時(shí)手段。在室內(nèi)、“城市峽谷”等特殊環(huán)境下時(shí)，由于gnss信號(hào)微弱，建筑物的遮擋或阻塞使得衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)衰減過大，甚至完全阻斷，使得衛(wèi)星定位接收機(jī)無法捕獲與跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)。盡管gnss用途十分廣泛，衛(wèi)星導(dǎo)航最基本的挑戰(zhàn)依然存在—在可見衛(wèi)星少于4顆的“困難區(qū)域”無法提供高精度定位。另外，gnss衛(wèi)星距離地面超過20000公里，信號(hào)到地面的強(qiáng)度會(huì)衰減至只有-160dbw甚至更低，致使其抗干擾能力異常脆弱，8瓦的單音調(diào)制干擾機(jī)對(duì)p(y)碼的干擾距離超過80公里。偽衛(wèi)星、locata等地基導(dǎo)航系統(tǒng)為上述衛(wèi)星定位系統(tǒng)所面臨的問題提供了較好的解決方案。但地基導(dǎo)航系統(tǒng)需要考慮到遠(yuǎn)近效應(yīng)的問題，脈沖調(diào)制技術(shù)可以有效緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)，即導(dǎo)航系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)射器僅在特定脈沖時(shí)隙跳時(shí)發(fā)送導(dǎo)航信號(hào)，其他時(shí)間保持靜默，且整網(wǎng)的時(shí)隙分配偽隨機(jī)化，如圖1所示。locata一個(gè)tdma子幀包括10個(gè)時(shí)隙，整個(gè)超幀的周期為200ms。rtcm的附屬委員會(huì)sc-104定義了一種gps脈沖偽衛(wèi)星的tdma方案，所規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間為c/a碼碼周期的1/11，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于93個(gè)碼片，整個(gè)tdma跳時(shí)圖案的周期為200ms。這種跳時(shí)體制的導(dǎo)航信號(hào)稱為跳時(shí)直接序列碼分多址(time-hopping/directsequencecodedivisionmultipleaccess，th/ds-cdma)信號(hào)。圖2示出了th/ds-cdma信號(hào)的示意圖，th/ds-cdma信號(hào)由偽碼、脈沖跳時(shí)序列、載波三部分組成，可以表示為：s(t)＝p(t)c(t)sin(2πft+θ)，其中p(t)為為跳時(shí)序列，c(t)為擴(kuò)頻碼，f表示載波頻率，θ為載波初始相位。傳統(tǒng)的ds-cdma導(dǎo)航接收機(jī)通過捕獲過程完成對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的載波頻率從和碼相位的粗略估計(jì)，使本地復(fù)制信號(hào)與接收信號(hào)之間的差異滿足跟蹤環(huán)路的牽入范圍，接收機(jī)初始化跟蹤環(huán)路后可以跟蹤信號(hào)。但是th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的cdma信號(hào)是突發(fā)的，接收機(jī)完成載波頻率從和碼相位的粗略估計(jì)后在轉(zhuǎn)入跟蹤之前，必須進(jìn)行跳時(shí)圖案匹配。所謂跳時(shí)圖案匹配是指使本地復(fù)制跳時(shí)序列信號(hào)與接收信號(hào)的跳時(shí)序列信號(hào)進(jìn)行粗同步，使接收機(jī)在后續(xù)的跟蹤過程可以在該發(fā)射器的使能時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行載波剝離、偽碼剝離等一系列跟蹤操作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、具有容忍突發(fā)cdma信號(hào)檢測(cè)漏警能力、提高脈沖跳時(shí)序列同步速度的th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的跳時(shí)圖案匹配方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的跳時(shí)圖案匹配方法，其步驟為：s1：計(jì)算當(dāng)前突發(fā)cdma信號(hào)捕獲成功的峰值與前一次突發(fā)cdma信號(hào)捕獲成功的峰值之間的間隔；s2：通過峰值間隔計(jì)算兩次突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔，查找本地跳時(shí)序列中兩個(gè)正電平之間的時(shí)隙間隔與上述成功捕獲cdma信號(hào)得到的時(shí)隙間隔相等的所有相位值；s3：根據(jù)查找到的相位值確定當(dāng)前接收信號(hào)所在子幀幀號(hào)的解集；s4：不斷捕獲突發(fā)cdma信號(hào)，進(jìn)行上述搜索過程，直至當(dāng)前接收信號(hào)所在子幀幀號(hào)的解集基數(shù)為1。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在上述過程中，tdma結(jié)構(gòu)中的一個(gè)超幀的子幀數(shù)為nf，每幀中包括ns個(gè)時(shí)隙，記脈沖跳時(shí)序列為slot，序列長(zhǎng)度為nslot＝nf·ns，此序列中元素為單極性碼，“1”代表突發(fā)cdma信號(hào)使能的正電平，“0”代表失能；將序列slot中所有碼元為1的元素的序號(hào)按從小到大的順序排列生成新的序列sloten，sloten中元素即為突發(fā)cdma信號(hào)的使能時(shí)隙數(shù)，序列sloten的長(zhǎng)度即為nf，兩個(gè)相鄰?fù)话l(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙跳數(shù)為：作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在上述過程中，接收機(jī)出現(xiàn)漏警時(shí)，接收機(jī)前后兩次捕獲的突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀幀號(hào)并不連續(xù)，設(shè)實(shí)際的幀號(hào)之差為nf，兩次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間時(shí)隙間隔由nf個(gè)時(shí)隙跳數(shù)hop(k)構(gòu)成，即為前一次捕獲成功的突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀的幀號(hào)，為當(dāng)前突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀的幀號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在所述步驟s1中，計(jì)算當(dāng)前成功捕獲的峰值與前一次成功捕獲的峰值之間的間隔，通過峰值間隔計(jì)算兩次突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔hn，n＝1,2,3…；當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f清零，f的基數(shù)c清零，搜索次數(shù)s設(shè)置為1。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在所述步驟s2和s3中，判斷是否為正電平“1”，代表取余運(yùn)算，即判斷第fpre(s)幀后面的第hn個(gè)時(shí)隙是否為使能時(shí)隙，若滿足條件，當(dāng)前可能幀號(hào)解集基數(shù)c自加1，令f(c)等于對(duì)應(yīng)的幀號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在上述步驟中，搜索次數(shù)s自加1，如果s大于cpre，完成此輪搜索，更新前一次可能幀號(hào)與其基數(shù)，cpre＝c，fpre＝f，進(jìn)入接下來的步驟，否則返回。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：在上述步驟中，判斷當(dāng)前可能幀號(hào)的解集基數(shù)c是否為1，c＝1代表圖案匹配成功，退出圖案匹配搜索，否則返回步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的跳時(shí)圖案匹配方法，原理簡(jiǎn)單、易推廣和應(yīng)用，其具有容忍突發(fā)cdma信號(hào)檢測(cè)漏警的能力，大大提高了脈沖跳時(shí)序列的同步速度。附圖說明圖1是新體制導(dǎo)航信號(hào)tdma結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是th/ds-cdma信號(hào)的原理示意圖。圖3是本發(fā)明方法的流程示意圖。圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中相鄰?fù)话l(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙跳數(shù)的示意圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖3所示，本發(fā)明的一種th/ds-cdma導(dǎo)航信號(hào)的跳時(shí)圖案匹配方法，其步驟為：s1：計(jì)算當(dāng)前突發(fā)cdma信號(hào)捕獲成功的峰值與前一次突發(fā)cdma信號(hào)捕獲成功的峰值之間的間隔；s2：通過峰值間隔計(jì)算兩次突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔，查找本地跳時(shí)序列中兩個(gè)正電平之間的時(shí)隙間隔與上述成功捕獲cdma信號(hào)得到的時(shí)隙間隔相等的所有相位值；s3：根據(jù)查找到的相位值確定當(dāng)前接收信號(hào)所在子幀幀號(hào)的解集；s4：不斷捕獲突發(fā)cdma信號(hào)，進(jìn)行上述搜索過程，直至當(dāng)前接收信號(hào)所在子幀幀號(hào)的解集基數(shù)為1。假設(shè)tdma結(jié)構(gòu)中的一個(gè)超幀的子幀數(shù)為nf，每幀中包括ns個(gè)時(shí)隙，記脈沖跳時(shí)序列為slot，序列長(zhǎng)度為nslot＝nf·ns，此序列中元素為單極性碼，“1”代表突發(fā)cdma信號(hào)使能的正電平，“0”代表失能。將序列slot中所有碼元為1的元素的序號(hào)按從小到大的順序排列生成新的序列sloten，sloten中元素即為突發(fā)cdma信號(hào)的使能時(shí)隙數(shù)，序列sloten的長(zhǎng)度即為nf，兩個(gè)相鄰?fù)话l(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙跳數(shù)為：由于接收機(jī)可能出現(xiàn)漏警，接收機(jī)前后兩次捕獲的突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀幀號(hào)可能并不連續(xù)，設(shè)實(shí)際的幀號(hào)之差為nf，兩次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間時(shí)隙間隔可能由nf個(gè)時(shí)隙跳數(shù)hop(k)構(gòu)成，即為前一次捕獲成功的突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀的幀號(hào)，為當(dāng)前突發(fā)cdma信號(hào)所在子幀的幀號(hào)。本發(fā)明的跳時(shí)圖案匹配方法在具體應(yīng)用實(shí)例中，結(jié)合圖3，設(shè)定fpre表示前一次匹配搜索得到的可能幀號(hào)，簡(jiǎn)記為前一次可能幀號(hào)，為cpre表示解集fpre的基數(shù)。未完成兩次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)時(shí)，無法確定當(dāng)前幀號(hào)，初始化時(shí)fpre＝{1,2,…nf}，cpre＝nf。令f表示當(dāng)前搜索過程中生成的可能幀號(hào)，簡(jiǎn)記為當(dāng)前可能幀號(hào)，c表示解集f的基數(shù)，詳細(xì)步驟為：s100：計(jì)算當(dāng)前成功捕獲的峰值與前一次成功捕獲的峰值之間的間隔，通過峰值間隔計(jì)算兩次突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔hn，n＝1,2,3…；s200：當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f清零，f的基數(shù)c清零，搜索次數(shù)s設(shè)置為1；s300：判斷是否為正電平“1”，代表取余運(yùn)算，即判斷第fpre(s)幀后面的第hn個(gè)時(shí)隙是否為使能時(shí)隙，若滿足條件，當(dāng)前可能幀號(hào)解集基數(shù)c自加1，令f(c)等于對(duì)應(yīng)的幀號(hào)；s400：搜索次數(shù)s自加1，如果s大于cpre，完成此輪搜索，更新前一次可能幀號(hào)與其基數(shù)，cpre＝c，fpre＝f，進(jìn)入步驟s400，否則回到步驟s300。s500：判斷當(dāng)前可能幀號(hào)的解集基數(shù)c是否為1，c＝1代表圖案匹配成功，退出圖案匹配搜索，否則回到步驟s100。下面結(jié)合一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，在該實(shí)施例中，選取tdma結(jié)構(gòu)中的幀數(shù)為nf＝50，每幀的時(shí)隙個(gè)數(shù)為ns＝10，使能時(shí)隙序列sloten表1使能時(shí)隙序列表幀號(hào)1234567891001-10117243842556679859211-2010111812113314215617017918319421-3020321223023424625826627428729731-4030431933033234935436137538439941-50408416425433443457463479481498兩個(gè)相鄰?fù)话l(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙跳數(shù)為：相鄰?fù)话l(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙跳數(shù)hop(k)的說明圖如圖4所示，使能時(shí)隙序列sloten的第一個(gè)元素為1，第二元素為17，則hop(1)＝16，依次類推，hop(2)＝7，hop(3)＝14，…，hop(50)＝3。在具體應(yīng)用實(shí)例中，將跳時(shí)圖案匹配分為突發(fā)cdma信號(hào)捕獲過程中無漏警和突發(fā)cdma信號(hào)捕獲過程中有漏警兩種情況，下面對(duì)這兩種情況下跳時(shí)圖案匹配的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明。(1)無漏警情況：若第一次與第二次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔為h1＝16，根據(jù)跳時(shí)圖案匹配算法得到的當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f＝{2,11,25,28,48}，其中，幀號(hào)之差nf＝1的可能幀號(hào)為{2,48}，幀號(hào)之差nf＝2的可能幀號(hào)為{11,25,28}。若第二次與第三次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔為h2＝7，當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f＝{3}，與表1相符，跳時(shí)圖案匹配成功。(2)有漏警情況：若第一次與第二次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔為h1＝13，根據(jù)跳時(shí)圖案匹配算法得到的當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f＝{6,8,10,19,29,34}，其中，幀號(hào)之差nf＝1的可能幀號(hào)為,{6,8,29}，幀號(hào)之差nf＝2的可能幀號(hào)為{10,19,34}。若第二次與第三次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔為h2＝11，當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f＝{7,20}，兩個(gè)幀號(hào)之差nf都為1。若第三次與第四次捕獲突發(fā)cdma信號(hào)之間的時(shí)隙間隔為h3＝9，當(dāng)前可能幀號(hào)的解集f＝{21}，與表1相符，跳時(shí)圖案匹配成功。另外指出，上述實(shí)施例中僅測(cè)試了捕獲過程中一次漏警的情況，本申請(qǐng)的跳時(shí)圖案匹配方法可以允許多次漏警。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12