CN111650618A - 一种gnss掩星探测信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种GNSS掩星探测信号处理方法，包括以下步骤：S1：接收多个天线的信号；S2：分别对天线信号进行射频处理，变为数字信号；S3：分别对数字信号进行基带处理，形成基带数据；S4：对基带数据进行预处理，剔除无效的数据；S5：分别对数据进行编码，形成测量数据；S6：对测量数据进行时序处理，将同一时序下的多个测量数据合成一个数据。本发明的对信号的射频处理、基带处理和编码过程分开进行，减少了信号相互之间的耦合性，提高了信号处理的可靠性；预处理在编码前剔除无效的数据，减轻数据处理负担，提高处理效率；时序处理完成多路不同信号的整合，对数据多重判定和处理，提高了测量数据的连续性和测量精度。

Description

一种GNSS掩星探测信号处理方法
技术领域
本发明属于空间探测技术领域，特别涉及一种GNSS掩星探测信号处理方法。
背景技术
近几年，GNSS在全球各国发展迅速，其中航天产业在多个领域已经步入了商业化进程，GNSS遥感技术应用得到了突破性进展。GNSS遥感技术是利用无线电波在地球大气中传播，或被地物反射后的信号幅度、相位等物理量的变化，来反演地球大气、海洋和土壤等气象要素。GNSS掩星探测的反演产品为电离层与大气参数。电离层反演产品包括电离层电子密度廓线与电离层闪烁指数，大气反演产品包括大气折射率、密度、压力、温度、湿度廓线，它具有成本低、获取数据量丰富快速、测量精度高等突出特点，应用前景极其广阔。目前GNSS掩星探测是利用安装在地球低轨道卫星上的GNSS掩星接收机、定位天线、一副前向掩星天线和一副后向掩星天线来实现的。在宇宙环境中，由于会受到在轨单粒子打翻等原因的影响，会导致数据出现异常，影响探测结果的准确性。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种GNSS掩星探测信号处理方法，优化了各个天线信号的处理过程，对测量数据进行多重判定和处理，提高了测量数据的连续性和测量精度。
本发明采用的技术方案是：一种GNSS掩星探测信号处理方法，包括以下步骤：
S1：接收多个天线的信号；
S2：分别对天线信号进行射频处理，变为数字信号；
S3：分别对数字信号进行基带处理，形成基带数据；
S4：对基带数据进行预处理，剔除无效的数据；
S5：分别对数据进行编码，形成测量数据；
S6：对测量数据进行时序处理，将同一时序下的多个测量数据合成一个数据。
步骤S1中的天线信号包括一个定位信号和两个掩星信号。
步骤S2和S3中的两个掩星信号的射频处理和基带处理方式相同。
步骤S4中的预处理是对基带数据的质量进行判定，剔除不将符合要求的数据。
步骤S5中的两个掩星的基带数据的编码方式相同，所有测量数据分别采用乒乓缓存的方式将同一时序时的测量数据传输到下一步骤。
步骤S6中对同一时序时的数据的帧头分别进行判定，删除不符合条件的数据；
然后对数据的帧计数值进行判定和比较：若帧计数值均相同，则将所有数据合成一个新数据；若帧计数值不全相同，删除单一帧计数值的数据，对缺失的数据进行插值补充，再将所有数据合成一个新数据。
同一时序时的数据的数量为三个；三个数据的帧计数值均相同，则不删除数据；两个数据的帧计数值相同，则删除帧计数值不同的一个数据；三个数据的帧计数值均不相同，则删除三个数据。
合成新数据时，将所有数据的帧补齐至相同长度，按照顺序排列，作为新数据的帧的数据信息部分。
以最长的一个数据作为基准，在另外的数据末尾填充16进制的5A5A进行长度补齐。
缺失的数据根据前一周期的对应数据内容按照卫星轨道动力学模型进行插值补充。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1.本发明将对信号的射频处理、基带处理和编码过程分开进行，减少了信号相互之间的耦合性，提高了信号处理的可靠性；
2.本发明通过预处理，在编码前剔除无效的数据，减轻数据处理负担，提高处理效率；
3.本发明通过时序处理，完成多路不同信号的整合，提高了传输效率和测量精度；
4.本发明在时序处理过程中，通过帧头判定和帧计数判定增加了数据的可靠性，避免由于在轨单粒子打翻等原因导致的数据异常，同时通过比较帧计数值实现了数据质量的判定，根据判定结果选择合适的数据打包方式，并通过采用轨道动力学模型的插值办法，在数据缺失的情况下尽可能的保证了测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例的时序处理的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本发明的实施例公开了一种GNSS掩星探测信号处理方法，如图1-2所示，其包括以下步骤：
S1：接收三个天线的信号，天线信号包括一个定位信号和两个掩星信号；信号频段为GPS L1/L2/L5或北斗B1/B2/B3；
S2：分别对天线信号进行射频处理，变为数字信号，两个掩星信号的射频处理方式相同；
S3：分别对数字信号进行基带处理，形成基带数据，两个掩星信号的基带处理方式相同；
S4：对基带数据进行预处理，对基带数据的质量进行判定，剔除不将符合要求的数据；
S5：分别对数据进行编码，形成测量数据；两个掩星的基带数据的编码方式相同，所有测量数据分别采用乒乓缓存的方式将同一时序时的测量数据传输到下一步骤；
S6：对测量数据进行时序处理，将同一时序下的三个测量数据合成一个数据：对同一时序时的三个数据的帧头分别进行判定，删除不符合条件的数据；
然后对三个数据的帧计数值进行判定和比较：三个数据的帧计数值均相同，则不删除数据；两个数据的帧计数值相同，则删除帧计数值不同的一个数据；三个数据的帧计数值均不相同，则删除三个数据；
同一时序下的三个测量数据如果存在被删除数据，缺失的数据根据前一周期的对应数据内容按照卫星轨道动力学模型进行插值补充；
确认三个数据都存在后，以最长的一个数据作为基准，在另外两个数据末尾填充16进制的5A5A进行长度补齐；补齐至相同长度的三个数据按照顺序排列，作为新数据的帧的数据信息部分，再加上新的总帧头，并计算合并后的数据的校验和，形成新数据的帧；
S7：存储新数据，等待指令输送出去。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

Claims (10)

1.一种GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：接收多个天线的信号；
S2：分别对天线信号进行射频处理，变为数字信号；
S3：分别对数字信号进行基带处理，形成基带数据；
S4：对基带数据进行预处理，剔除无效的数据；
S5：分别对数据进行编码，形成测量数据；
S6：对测量数据进行时序处理，将同一时序下的多个测量数据合成一个数据。
2.如权利要求1所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：步骤S1中的天线信号包括一个定位信号和两个掩星信号。
3.如权利要求2所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：步骤S2和S3中的两个掩星信号的射频处理和基带处理方式相同。
4.如权利要求1所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：步骤S4中的预处理是对基带数据的质量进行判定，剔除不将符合要求的数据。
5.如权利要求2所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：步骤S5中的两个掩星的基带数据的编码方式相同，所有测量数据分别采用乒乓缓存的方式将同一时序时的测量数据传输到下一步骤。
6.如权利要求1所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：步骤S6中对同一时序时的数据的帧头分别进行判定，删除不符合条件的数据；
然后对数据的帧计数值进行判定和比较：若帧计数值均相同，则将所有数据合成一个新数据；若帧计数值不全相同，删除单一帧计数值的数据，对缺失的数据进行插值补充，再将所有数据合成一个新数据。
7.如权利要求6所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：同一时序时的数据的数量为三个；三个数据的帧计数值均相同，则不删除数据；两个数据的帧计数值相同，则删除帧计数值不同的一个数据；三个数据的帧计数值均不相同，则删除三个数据。
8.如权利要求6或7所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：合成新数据时，将所有数据的帧补齐至相同长度，按照顺序排列，作为新数据的帧的数据信息部分。
9.如权利要求8所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：以最长的一个数据作为基准，在另外的数据末尾填充16进制的5A5A进行长度补齐。
10.如权利要求6或7所述的GNSS掩星探测信号处理方法，其特征在于：缺失的数据根据前一周期的对应数据内容按照卫星轨道动力学模型进行插值补充。
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