一种基于压缩感知技术的BOC信号无模糊捕获算法

摘要

本发明公开了一种基于压缩感知技术的GNSS(全球导航卫星系统)中BOC(二进制偏置载波)调制信号的无模糊捕获算法，该方法将导航信号的捕获过程分为两个阶段完成，在第一阶段采用压缩感知技术对一个伪码周期内的接收信号进行处理，大大缩小接收信号初始相位估计值的范围，第二阶段仅对缩小范围后的数据采用GRASS(General Removing Ambiguity via Sidepeak Suppression)算法进行处理，完成信号的捕获。该方法采用压缩感知技术与GRASS算法相结合的方式，完成BOC信号的无模糊捕获，适用于各族BOC信号，且与传统的GRASS算法相比，所需的硬件资源大大减少。

主权项

一种基于压缩感知技术的BOC信号无模糊捕获算法，在接收端将射频前端天线接收的导航卫星信号经放大、下变频处理后，得到中频信号，信号捕获过程包括以下步骤：A、根据BOC调制信号的调制指数α确定采样频率，对中频信号进行数字化，同时根据多普勒频率估计值Δf产生本地载波信号，完成接收信号的载波消除，取一个伪码周期长度的接收信号r＝{r[0],r[1],…,r[αL‑1]}^T,L＝1023；B、首先采用转换矩阵Ψ将接收信号转换到其稀疏域，得到稀疏域信号R，同时将R与第一阶段观测矩阵Φ₁相乘得到第一阶段观测信号y₁；对y₁进行FWHT变换得到信号Z₁，找出Z₁中大于门限r₁的且不多于N_p个数，并用w₁存放这些数在Z₁中的坐标；对||w₁||₀＞0进行判决，如果||w₁||₀＞0，计算出W₁，这里$W_1=\underset{w_1⋐w_1}{\cup }\{{\mathrm{\eta w}}_1+1,{\mathrm{\eta w}}_1+2,...,\min \{\eta (w_1+1),\mathrm{\alpha L}\left\}\right\},$如果||w₁||₀＜0，将多普勒频移估计值Δf增加固定步进Δp，返回步骤A，继续进行捕获；其特征在于：C、令以及W₁中各个元素的坐标为ν，ν∈{1,2,…,||W₁||₀}，生成大小为的哈达玛矩阵生成第二阶段观测矩阵Φ₂和第二阶段稀疏域信号R′，再计算第二阶段观测信号y₂：y₂＝Φ₂R′；Φ₂的表达式为R′的第m行第l列元素可表示为：$R_{m.l}^{\prime }=\left\{\begin{array}{cc}{R}^2\left(l\right)-{\mathrm{aR}}_{B/L}^2\left(l\right),& l=W_1\left(\nu \right)\\ 0,& l\ne W_1\left(\nu \right)\end{array}\right.,$m∈{1,2,…,M₂}，a＝2α‑3，R(l),R_B/L(l)分别为R,R_B/L中第l个元素，R_B/L是由GRASS算法计算得到的辅助信号；D、完成y₂的FWHT变换，得到信号Z₂，找出Z₂中最大值w₂；将w₂与门限r₂进行比较，如果w₂＜r₂，将多普勒频移估计值Δf增加固定步进Δp后返回步骤A，继续进行捕获，如果w₂＞r₂，则得到扩频码相位W₁(w₂)和多普勒频移Δf，捕获成功。