CN111158026A - 一种boc信号的边峰消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对BOC(n,n)信号的副峰消除，首先，不需要计算与PRN的互相关函数RBOC/PRN(τ)，能够减少BOC序列与PRN码的滑动相关过程；其次，算法中只用到RBOC以及一个RBOC的取模，然后累积即可，结构简单，易于实现；本发明构造的第一种自相关函数，可以使整个主副峰比值变大，消除副峰影响带来的模糊性问题以达到快速有效捕获信号的目的，也使信号跟踪的精度得到提高；本发明构造的第二种自相关函数，可以消除副峰来达到保留主峰；采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法，相较于现有的aspect，在频率不对应时，也可以有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰。

Description

一种BOC信号的边峰消除方法
技术领域
本发明涉及信号处理领域技术领域，特别是涉及一种BOC信号的边峰消除方法。
背景技术
在现代的全球导航卫星***进行高精度的测量中，多径误差是其中最为重要的误差来源。为了消除多径误差的影响，近些年已经不断出现了多种消除多径误差的方法，如：窄相关技术、Strobe技术、MEDLL(Multipath Estimating Delay Lock Loop)、MET(Multipath Elimination Technology)等等。但是这些消除多径的方法都是针对BPSK(Binary Phase Shift Key)信号而提出的。而现代的GPS***、Galileo***、中国的“北斗二代”***，为了提高跟踪精度都采用了BOC(Binary Offset Carrier)调制信号。MBOC(6,1,1/11)调制信号是众多BOC信号中的一种，而CBOC(6,1,1/11)信号又作为MBOC信号的一种实现方式，被广泛应用于Galileo E1信号以及“北斗二代”B1频段中。而由于CBOC(6,1,1/11)调制信号的自相关函数存在多个边峰，在实际的信号跟踪时会跟踪到模糊点，从而产生较大的跟踪误差。因此为了消除CBOC调制信号跟踪时存在的多径，首先必须得消除CBOC调制信号跟踪过程中存在的模糊度。
为了解决CBOC调制信号的跟踪模糊问题，目前主要有以下几种方法：(1)自相关边峰消除技术(Autocorrelation Side-peak Cancellation Technique，ASPeCT),在本地产生PRN(Pseudo Random Noise)码和经副载波调制的PRN码，分别和接收信号作相关运算后再进行旁瓣相消处理以抑制副峰，该性能较好，但是仅适用于Sine-BOC(n，n)信号，而且经过该方法处理后的相关函数仍然还存在边峰；(2)伪相关函数法seudo-CorrelationFunction，PCF),在本地采用两个特别设计的信号与接收的BOC信号进行相关，然后进行非线性处理，得到无模糊相关函数，实现无模糊跟踪；(3)AACF(Absolute Auto-CorrelationFunction)方法，将CBOC调制信号的自相关函数与其绝对值相加，得到无边峰的相关函数。但是现有文献中，大都针对CBOC和边峰消除单独出现的情况，本发明解决了CBOC调制信号跟踪时同时存在的模糊度以及多径参数估计的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种BOC信号的边峰消除方法。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种BOC信号的边峰消除方法，包括：
构建BOC调制信号的泛化扩频符号波形表达式BOS(m，n)；
在本地码生成器构造两路本地参考信号，分别将两路本地参考信号与接收机接收到的BOC信号进行相关运算，求解获得BOC信号自相关函数、BOC/BOC-s信号的互相关函数；
求取所述BOC信号自相关函数的绝对值与所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的绝对值之和，得到无边峰的BOC调制信号相关函数。
可选的，所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的表达式为：
BOC-s(m,n)＝sign(sin(t+180)；
式中，BOC-s(m,n)为BOS(m，n)的副载波，t为时间。
可选的，无边峰的BOC调制信号相关函数的表达式为：
RASPeCTup(τ)＝RB(τ)+|R-B(τ)|
式中，其中是BOC信号自相关函数；为BOC/BOC-s信号的互相关函数。
可选的，根据BOC调制信号原理，在二进制相移相键控BPSK调制的基础上，再调制一矩形副载波对BOC信号进行二次扩频得到BOC信号s(t)：
s(t)＝Pc(t)*sign[sin(2πfst+φ)]
式中，t表示某一时间，P为BOC信号的幅度，c(t)为伪码序列，fs为副载波频率，φ为正弦信号的相位角度。
可选的，当相位角度φ分别为0°和90°时，BOC信号分别表示正弦BOC(Sine-BOC)信号和余弦BOC信号；根据BOC信号表达式(1)，BOC信号的表达形式为BOC(fs,fc)，其中：BOC信号的副载波频率fs＝m×1.023MHz，扩频码速率fc＝n×1.023MHz，m和n都是基准频率的整数倍数，因此BOC信号调制阶数M＝2m/n，BOC信号BOC信号表达式也可表示为BOC(m，n)。
本发明针对BOC(n,n)信号的副峰消除，具有有如下优点：(1)不需要计算与PRN的互相关函数RBOC/PRN(τ)，能够减少BOC序列与PRN码的滑动相关过程；(2)算法中只用到RBOC以及一个RBOC的取模，然后累积即可，结构简单，易于实现；本发明构造的第一种自相关函数，可以使整个主副峰比值变大，消除副峰影响带来的模糊性问题以达到快速有效捕获信号的目的，也使信号跟踪的精度得到提高；本发明构造的第二种自相关函数，可以消除副峰来达到保留主峰；采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法，相较于现有的aspect，在频率不对应时，也可以有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的一种BOC信号的边峰消除方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的相关函数对比图；
图3为本发明实施例提供的仿真数据与扩频码的相关图；
图4为本发明实施例提供的采用AdASPect技术处理后的相关图；
图5为本发明实施例提供的采用ASPect技术处理后的仿真图；
图6为采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法处理后的仿真图。
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描述。
为了解决现有的aspect技术，在频率不对应时，无法有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰，本发明实施例提供了一种BOC信号的边峰消除方法。
实施例1
请参见图1，本发明实施例提供了一种BOC信号的边峰消除方法，包括：
S110.构建BOC调制信号的泛化扩频符号波形表达式BOS(m，n)；
S120.在本地码生成器构造两路本地参考信号，分别将两路本地参考信号与接收机接收到的BOC信号进行相关运算，求解获得BOC信号自相关函数、BOC/BOC-s信号的互相关函数；
S130.求取所述BOC信号自相关函数的绝对值与所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的绝对值之和，得到无边峰的BOC调制信号相关函数。
具体的，本发明针对BOC(n,n)信号的副峰消除，具有有如下优点：(1)不需要计算与PRN的互相关函数RBOC/PRN(τ)，能够减少BOC序列与PRN码的滑动相关过程；(2)算法中只用到RBOC以及一个RBOC的取模，然后累积即可，结构简单，易于实现；本发明构造的第一种自相关函数，可以使整个主副峰比值变大，消除副峰影响带来的模糊性问题以达到快速有效捕获信号的目的，也使信号跟踪的精度得到提高；本发明构造的第二种自相关函数，可以消除副峰来达到保留主峰；采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法，相较于现有的aspect，在频率不对应时，也可以有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰。
进一步的，所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的表达式为：
BOC-s(m,n)＝sign(sin(t+180)；
式中，BOC-s(m,n)为BOS(m，n)的副载波，t为时间。
进一步的，无边峰的BOC调制信号相关函数的表达式为：
RASPeCTup(τ)＝RB(τ)+|R-B(τ)|
式中，其中是BOC信号自相关函数；为BOC/BOC-s信号的互相关函数。
进一步的，根据BOC调制信号原理，在二进制相移相键控BPSK调制的基础上，再调制一矩形副载波对BOC信号进行二次扩频得到BOC信号s(t)：
s(t)＝Pc(t)*sign[sin(2πfst+φ)]
式中，t表示某一时间，P为BOC信号的幅度，c(t)为伪码序列，fs为副载波频率，φ为正弦信号的相位角度。
进一步的，当相位角度φ分别为0°和90°时，BOC信号分别表示正弦BOC(Sine-BOC)信号和余弦BOC信号；根据BOC信号表达式(1)，BOC信号的表达形式为BOC(fs,fc)，其中：BOC信号的副载波频率fs＝m×1.023MHz，扩频码速率fc＝n×1.023MHz，m和n都是基准频率的整数倍数，因此BOC信号调制阶数M＝2m/n，BOC信号BOC信号表达式也可表示为BOC(m，n)。
需要说明的是，请参见图2，通过BOCs(m,n)信号的自相关函数和BOC-s(m,n)信号(BOC-s(m,n)为副载波为sign(sin(t+180)的信号)互相关函数的绝对值和，完全消除了BOCs(m,n)信号自相关函数的两个次峰，并且具有较好抗多径干扰性能和抗热噪声性能。
本发明针对BOC(n,n)信号的副峰消除，具有有如下优点：(1)不需要计算与PRN的互相关函数RBOC/PRN(τ)，能够减少BOC序列与PRN码的滑动相关过程；(2)算法中只用到RBOC以及一个RBOC的取模，然后累积即可，结构简单，易于实现；本发明构造的第一种自相关函数，可以使整个主副峰比值变大，消除副峰影响带来的模糊性问题以达到快速有效捕获信号的目的，也使信号跟踪的精度得到提高；本发明构造的第二种自相关函数，可以消除副峰来达到保留主峰；采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法，相较于现有的aspect，在频率不对应时，也可以有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰。
实施例2
在上述实施例1的基础上，对本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法进行仿真。
仿真B1C信号；采样频率：16.369Mhz；中频9.208Mhz；
仿真数据与扩频码的相关请参见图3；
从图3中可以看出，仿真数据与扩频码的相关图与存在一定的误差。仿真数据互相关函数在子相关的峰值处并没有在零点。会造成信号峰值的减弱或增强。
采用AdASPect技术获得的仿真图请参见图4；图4为采用公式：RadASPeCT(τ)＝RB(τ)+|RB/P(τ)|处理后的图。
请参见图5，图5为采用ASPect技术处理后的仿真图；其中，ASPect技术的处理公式为：
Figure BDA0002352014050000051
请参见图6，图6为采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法处理后的仿真图，处理公式为RASPeCTup(τ)＝RB(τ)+|R-B(τ)|。
综上所述，图4-图6给出了三种自相关边锋消除法的仿真图。从图中可以看出改进型的aspect法不仅完全消除了BOCs(m,n)信号自相关函数的两个次峰，并且保持了自相关的窄峰性。
用Aspect捕获时，只有在频率对应时，其相关函数很好，其他时候不好；影响捕获精度。将图4、图5分别与图6进行对比，可以得知，直接捕获法(直接抽取法)比aspect类法要好一些。
本发明针对BOC(n,n)信号的副峰消除，首先，不需要计算与PRN的互相关函数RBOC/PRN(τ)，能够减少BOC序列与PRN码的滑动相关过程；其次，算法中只用到RBOC以及一个RBOC的取模，然后累积即可，结构简单，易于实现；本发明构造的第一种自相关函数，可以使整个主副峰比值变大，消除副峰影响带来的模糊性问题以达到快速有效捕获信号的目的，也使信号跟踪的精度得到提高；本发明构造的第二种自相关函数，可以消除副峰来达到保留主峰；采用本发明实施例提供的BOC信号的边峰消除方法，相较于现有的aspect，在频率不对应时，也可以有效的消除BOCs(m,n)信号的边峰。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种BOC信号的边峰消除方法，其特征在于，包括：
构建BOC调制信号的泛化扩频符号波形表达式BOS(m，n)；
在本地码生成器构造两路本地参考信号，分别将两路本地参考信号与接收机接收到的BOC信号进行相关运算，求解获得BOC信号自相关函数、BOC/BOC-s信号的互相关函数；
求取所述BOC信号自相关函数的绝对值与所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的绝对值之和，得到无边峰的BOC调制信号相关函数。
2.根据权利要求1所述的BOC信号的边峰消除方法，其特征在于，所述BOC/BOC-s信号的互相关函数的表达式为：
BOC-s(m,n)＝sign(sin(t+180)；
式中，BOC-s(m,n)为BOS(m，n)的副载波，t为时间。
3.根据权利要求1所述的BOC信号的边峰消除方法，其特征在于，无边峰的BOC调制信号相关函数的表达式为：
RASPeCTup(τ)＝RB(τ)+|R-B(τ)|
式中，其中是BOC信号自相关函数；为BOC/BOC-s信号的互相关函数。
4.根据权利要求1所述的BOC信号的边峰消除方法，其特征在于，根据BOC调制信号原理，在二进制相移相键控BPSK调制的基础上，再调制一矩形副载波对BOC信号进行二次扩频得到BOC信号s(t)：
s(t)＝Pc(t)*sign[sin(2πfst+φ)]
式中，t表示某一时间，P为BOC信号的幅度，c(t)为伪码序列，fs为副载波频率，φ为正弦信号的相位角度。
5.根据权利要求1所述的BOC信号的边峰消除方法，其特征在于，当相位角度φ分别为0°和90°时，BOC信号分别表示正弦BOC(Sine-BOC)信号和余弦BOC信号；根据BOC信号表达式(1)，BOC信号的表达形式为BOC(fs,fc)，其中：BOC信号的副载波频率fs＝m×1.023MHz，扩频码速率fc＝n×1.023MHz，m和n都是基准频率的整数倍数，因此BOC信号调制阶数M＝2m/n，BOC信号BOC信号表达式也可表示为BOC(m，n)。
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