多路GPS信号P（Y）码相位差的测量系统

摘要

本发明公开了一种多路GPS信号的P（Y）码相位差的测量系统，该系统包括有直射信号捕获跟踪模块、阵列乘法器模块、高度测量模块。依据GPS的正交调制特性提取接收到的卫星信号的正交和同相信号，分离出C/A码和P(Y)码，然后分别对其进行等间距相同的延迟，再将其延迟后的信号和反射信号进行互相关运算，不同的延迟码片导致不同的非相干积分值，得到不同路GPS信号的P（Y）码相位差。该测量系统降低了硬件接收设备的复杂度，同时测量精度也得到了提高。

主权项

一种多路GPS信号P(Y)码相位差的测量系统，其特征在于：该测量系统包括有直射信号捕获跟踪模块(10)、阵列乘法器模块(20)、高度测量模块(30)； 直射信号捕获跟踪模块(10)用于对直射数字中频信号s_D‑IF(n)进行捕获、跟踪及导航电文的解调，得到载波频率控制字F_CW，反射卫星高度角ε，反‑直延迟值N，直‑基正交s_D‑BB‑P(n)，直‑基同相s_D‑BB‑C(n)；其中，反射卫星高度角ε输出给高度测量模块(30)；载波频率控制字F_CW、直‑基正交s_D‑BB‑P(n)、直‑基同相s_D‑BB‑C(n)、反‑直延迟值N分别输出给阵列乘法器模块(20)； 阵列乘法器模块(20)利用多路延迟器阵列对反射数字中频信号s_R‑IF(n)、直‑基正交s_D‑BB‑P(n)和直‑基同相s_D‑BB‑C(n)进行处理，得到直‑基正交互相关功率值X_P(τ_n)和直‑基同相互相关功率值X_C(τ_n)，并输出到高度测量模块(30)； 高度测量模块(30)包括反‑基正交功率值曲线拟合模块(304)、反‑基同相功率值曲线拟合模块(305)、P(Y)码峰值检测模块(302)、C/A码峰值检测模块(303)、高度计算模块(301)； 反‑基正交功率值曲线拟合模块(304)将多个反‑基正交功率值，即反‑基正交初始功率值X_P(0)、反‑基正交第一功率值X_P(1)、反‑基正交第二功率值X_P(2)、……、反‑基正交第M功率值X_P(M)按照散射信号相关功率模型<|YS(Δ,f)|²>进行曲线拟合，输出P(Y)码的一维功率值‑时延函数X_P(τ)； D²(r)表示天线增益的平方值，决定了天线覆盖区； Λ²[Δ(r)]表示反‑基正交功率值或者反‑基同相功率值，决定了等延迟区； S[Δf(r)]表示等多普勒区，其中Δf(r)＝f_c‑f₀，即多普勒频差； 表示发射机到散射点的距离的平方；R_r²(r)表示接收机到散射点的距离的平方； σ₀(r)d²r表示归一化双基散射截面，散射截面的大小决定了被称为照射区的海面区域；d²表示二维积分； r表示距离向量； A²表示幅度因子的平方值； T²表示积分时间的平方值； W²表示加性高斯白噪声； 反‑基同相功率值曲线拟合模块(305)将多个反‑基同相功率值，即反‑基同相初始功率值X_C(0)、反‑基同相第一功率值X_C(1)、反‑基同相第二功率值X_C(2)……、反‑基同相第M功率值X_C(M)按照散射信号相关功率模型<|YS(Δ,f)|²>进行曲线拟合，输出C/A码的一维功率值‑时延函数X_C(τ)； P(Y)码峰值检测模块(302)对P(Y)码的一维功率值‑时延函数X_P(τ)进行采用峰值跟踪法，拟合出峰值点，计算出峰值点对应的时延值，再将其转化为反射信号和直射信号之间的距离差ρ_p； C/A码峰值检测模块(303)对C/A码的一维功率值‑时延函数X_C(τ)进行采用峰值跟踪法，拟合出峰值点，计算出峰值点对应的时延值，再将其转化为反射信号和直射信号之间的距离差ρ_c； 高度计算模块(301)对多路P(Y)码相位差计算直射信号和反射信号的距离差ρ_p、多路C/A码相位差计算直射信号和反射信号的距离差ρ_c、反射卫星高度角ε进行处理，根据海面反射的空间几何关系，信号处理平台与反射点的相对高程的计算公式为其中h表示信号处理平台与反射点的相对高程，则h_p表示多路GPS信号P(Y)码的相位差的高度测量结果，h_c表示多路GPS信号C/A码的相位差的高度测量结果，两者的测高精度可进行对比。