一种快速高动态GNSS频率搜索方法   0    0

本发明公开了一种快速高动态GNSS频率搜索方法，包括以下步骤：S1.接收高动态后相关信号，对高动态后相关信号进行调频斜率压缩搜索，得出预测的调频斜率α；S2.将预测的调频斜率α去除其对后相关信号的影响，得出预测的初始频率f。本发明考虑到了接收机与卫星有相对加速度的信号频率估计，采用两步压缩，第一步压缩调频斜率搜索，采用相邻差分的方式减小数据调制对检测峰值的影响；第二步利用信号循环平稳特性取信号自相关，去除数据比特对积分峰值的影响。基于上述两步分离了比特符号、初始频率和调频斜率间相互影响，实现了快速估计频率的目的。

1.一种快速高动态GNSS频率搜索方法，包括以下步骤：
S
1.接收高动态后相关信号，对高动态后相关信号进行调频斜率压缩搜索，得出预测的调频斜率α；
S
2.将预测的调频斜率α去除其对后相关信号的影响，得出预测的初始频率f；
所述步骤S1中，对高动态后相关信号调频斜率进行压缩搜索包括以下步骤：
S
11.将接收到GNSS后相关信号进行调频斜率压缩搜索；
S
12.将步骤S11中的后相关信号进行相邻差分；
S
13.对步骤S12中得到的相邻差分信号进行压缩调频斜率搜索且进行相干积分；
S
14.对步骤S13中积分后的实部进行判断，如果所有实部大于第一阈值，则进行步骤S2；否则，所有实部小于或等于第一阈值，则返回步骤S13；
所述步骤S11中，高动态后相关信号可以表述如下：
其中，r(n)表示高动态后相关信号，A表示信号幅度，B(n)表示数据比特，f0、α分别表示初始频率和调频斜率；Ts表示采样频率；p(n)表示实部和虚部均服从均值为0、方差为σ2的高斯噪声，n表示采样点，n＝0,1,…；
所述步骤S12中相邻差分的计算采用以下公式：
d(n)＝r*(n)r*(n+1)                (2)
其中，d(n)表示相邻差分信号，*表示取共轭，r*(n)表示采样点n对应的后相关信号取共轭后的值，r*(n+1)表示采样点n+1对应的后相关信号取共轭后的值；
所述步骤S13中，相干积分为
其中，mα为压缩单元，Ψα(mα)表示不同压缩单元对应的相干积分值，Δα为压缩间隔；N-
1，N表示积分时间，单位ms；
所述步骤S14中，包括以下步骤：
利用虚警概率公式求得第一阈值T1，虚警概率公式如下：
且
其中，P1表示预设的第一虚警概率，Z1是检测变量概率密度函数的自变量,Γα,n表示复乘因子，Cd,n(w)表示两个不相关的高斯变量乘积的特征函数；w表示特征函数参数，d表示“不同”英文的简称，σ4表示噪声方差的开方；
利用预设的虚警概率P1利用数值解的方式求得第一阈值T1；如果相干积分信号Ψα(mα)所有实部都小于或等于第一阈值，则返回式(3)且mα加1，继续求解；否则，如果所有实部都大于第一阈值，进行步骤S2；
所述步骤S2包括以下步骤：
S
21.调频斜率α去除其对后相关信号的影响,得到一个第一信号；
S
22.对步骤S21中的第一信号进行平方的自相关操作得到第二信号；
S
23.对第二信号进行压缩初始频率搜索，得到预测的初始频率f；
所述步骤S21中，第一信号的计算公式为；
其中，r1(n)代表第一信号；
所述步骤S22中，平方自相关操作为
r2(n)＝(r1(n))2          (8)
其中，r2(n)代表第二信号；
所述步骤S23中，包括以下步骤：
S
231.对整数mf进行搜索并保存降频值的值；
其中， 表示降频值，Δf为初始频率间隔，mf为搜索频率单元；
S
232.对降频值 进行积分：
S
233.将积分后的所有值Ψf(mf)与第二阈值T2进行比较，存在以下三种结果：
若积分Ψf(mf)的实部大于等于第二阈值T2的值，则成功预测初始频率f,f＝Δfmf      (11)；
若积分Ψf(mf)的实部小于等于第二阈值T2的值，则返回公式(10)进行mf加1，直到等于预设搜索值Mf；
若积分Ψf(mf)的实部都小于第二阈值T2，则对相邻降频值进行加和：
其中，k＝0,…,K-1；最后初始频率搜索精度表示为
检验利用式(10)将 积分，取得实部与第二阈值T2的大小进行比较，如大于第二阈值即输出估计的初始频率f：
更进一步，所述第二阈值T2由虚警概率公式求得：
并，
Γf,n＝-4πnmfΔfTs-2πmfΔfTs       (16)
其中，P2表示预设的第二虚警概率，Cs,n(w)表示两个相同的高斯随机变量的乘积的特征函数，s表示“相同”英文的简称，j表示(-1)^(0.5)。