1.一种长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,步骤如下:S1:获取GNSS中频输入信号、信号数据时长TI以及卫星与接收机相对运动引起的多普勒频率估计值;
S2:根据所述每一颗卫星信号的多普勒频率估计值,基于伪码相位与多普勒频率之间的函数关系式,得到伪码相位估计值;
S3:针对总长为TI的GNSS中频输入信号,将一个时长为t的时间窗以1个伪码周期为滑动步长从头到尾进行滑动,并对每个滑动位置的时间窗执行S31~S34,从而得到每个时间窗对应的相关性指标,并将获得的相关性指标按序保存为数组aaa的一个元素;
S31:依据所述多普勒频率估计值,生成本地载波信号,然后与当前时间窗内的GNSS中频输入信号相乘,最后对相乘结果做傅里叶变换转换到频域,得到第一信号R1;
S32:根据所述伪码相位估计值,生成本地伪码信号,然后对本地伪码信号做共轭傅里叶变换转换到频域,得到第二信号S1;
S33:将所述第一信号R1和第二信号S1在频域上相乘,得到相乘结果R1*S1;
S34:针对相乘结果R1*S1,保留R1*S1的前m个点,后面所有点归零,然后进行逆傅里叶变换转换到时域上,再计算变换结果的最后n1个点的平均值,作为相关性指标保存在数组aaa内;
S4:基于搜索最小值点的方式,在数组aaa中通过搜索最小值判断是否存在导航电文比特跳变点,若存在则对跳变点进行标记;
S5:根据跳变点标记信息处理GNSS输入中频数据,剔除导航电文比特翻转现象,得到处理后GNSS中频信号并进行输出,用于后续的捕获处理。
2.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述S2中,首先通过仿真获取捕获算法输出的多普勒频率捕获值和伪码相位捕获值的集合,然后采用多项式拟合法得到伪码相位与多普勒频率之间的函数关系式;根据该函数关系式,由输入的多普勒频率估计值fdop计算伪码相位估计值cPhase;所述的函数关系式形式优选为:
3.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述S2中,根据所述函数关系式由输入的多普勒频率估计值fdop计算伪码相位估计值cPhase后,需进一步对取值进行调整优化,优化方法为:在cPhase前后按照预设长度选择一个伪码相位取值区间,然后在所述伪码相位取值区间中按照预设间隔进行采样;依据卫星编号,针对每个采样值生成对应的本地伪码信号;再计算不同采样值对应的本地伪码信号与GNSS中频输入信号之间的相关值,选择相关值最大时的采样值作为最终的伪码相位估计值cPhase。
4.如权利要求3所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述伪码相位取值区间为cPhase前后10000内的区间,所述预设间隔为200,对应的GNSS中频输入信号采样频率为38.192MHz。
5.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述S3中,最终得到的数组aaa的第i个元素记为aaa(i):aaa(i)=mean(sigtco[j‑n1:j])式中:mean表示取所有点的平均值操作;sigtco[j‑n1:j]表示sigtco的第j‑n到j个点;
sigtco=IFFT(sigfr*·prnfr[1:m]);IFFT表示逆傅里叶变换操作,sigfr为第i个时长为t的伪码周期对应的第一信号R1,prnfr表示第i个伪码周期对应的第二信号S1,sigfr*·prnfr[1:m]表示sigfr*·prnfr的前面m个点。
6.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述S4的实现方法为:
针对数组aaa中记录的相关性指标,搜寻指标最小值并判断最小值是否小于设定阈值,如果不满足则结束当前卫星的信号搜索,如果满足则将最小值对应的点记录为跳变候选点,并判断后续若干个电文周期内同位置的相关性指标是否小于约束阈值,如果有满足的则与跳变候选点配对后标记,作为导航电文比特跳变点输出。
7.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,所述S5中,剔除导航电文比特翻转现象的处理方法为:得到导航电文比特跳变点后,将每次跳转后的IGIFS数据乘以‑1以消除导航电文比特翻转的影响,然后采用消除导航电文比特翻转影响后的数据作为捕获算法的输入数据,得到导航电文比特翻转校正后的捕获结果。
8.如权利要求1所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法,其特征在于,预相干积分累加时间超过导航电文比特长度时,运行多普勒频率残差的估计和校正算法,算法如下:
将时长为TI毫秒经平方运算后的GNSS中频输入信号分成M个长度为N的子块,将多普勒频率补偿后的本地载波的二倍频信号也分成M个长度为N的子块;首先,利用FFT变换对输入信号的子块和本地载波二倍频信号的子块一一对应进行相关运算,得到M个相关结果,相关结果 中含有多普勒频率校正残差项 fd表示多普勒频移真实值, 表示多普勒频移估计值;然后,对M个相关结果 进行(M‑1)次的差分累加,得到累加结果:其中: 表示 共轭;
对累加结果进行处理和变换,得出多普勒频移误差的估计值最后用估计值 对载波多普勒频率估计值 进行校正:
9.一种长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计系统,其特征在于,包括依次连接的伪码相位估计调整模块、伪码傅里叶变换模块、载波生成与傅里叶变换模块、相乘与逆傅里叶变换模块、均值检测量计算模块、比特跳变搜索检测模块和电文去除模块;
所述伪码相位估计调整模块的输入端接收多普勒频偏校正模块的多普勒频率估计值,得到伪码相位估计值,其输出与具有本地伪码生成与共轭傅里叶变换功能的伪码傅里叶变换模块的输入端相连;
所述载波生成与傅里叶变换模块的输入端接收多普勒频偏校正模块的多普勒频率估计值,生成本地载波信号,然后与GNSS中频输入信号相乘,最后对相乘结果做傅里叶变换转换到频域,得到第一信号R1;载波生成与傅里叶变换模块的输出端与频域共轭相乘模块的输入端相连接;
所述伪码傅里叶变换模块接收伪码相位估计值,生成本地伪码信号,然后对本地伪码信号做共轭傅里叶变换转换到频域,得到第二信号S1;伪码傅里叶变换模块的输出端与相乘与逆傅里叶变换模块的输入端相连接;
所述相乘与逆傅里叶变换模块模块的输入端接收载波生成与傅里叶变换模块输出的第一信号R1和伪码傅里叶变换模块的第二信号S1,实现第一信号R1和第二信号S1频域上相乘,得到相乘结果R1*S1;然后,保留R1*S1的前m个点,后面所有点归零,然后进行逆傅里叶变换转换到时域上,即:IFFT(R1*S1),得到本地信号与输入信号的相关运算输出,相乘与逆傅里叶变换模块的输出端与均值检测量模块的输入端相连接;
所述均值检测量模块的输入端接收相乘与逆傅里叶变换模块输出的相关运算结果IFFT(R1*S1),计算IFFT(R1*S1)的最后n1个点的平均值,作为测量相关性的指标保存在数组aaa中;均值检测量模块的输出端连接比特跳变搜索检测模块的输入端;
所述跳变搜索检测模块的输入端接收均值检测量模块输出的数组aaa,并在数组aaa中通过搜索最小值判断是否存在导航电文比特跳变点,若存在则对跳变点进行标记;比特跳变搜索检测模块的输出端与存储模块相连,存储模块输出端与电文去除模块的输入端相连接;
所述电文去除模块的输入端接收比特跳变点标记信息,并根据跳变点标记信息处理GNSS输入中频数据,剔除导航电文比特翻转现象,得到处理后GNSS中频信号并进行输出,用于后续的捕获处理。
10.如权利要求9所述的长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计系统,其特征在于,所述剔除导航电文比特翻转现象的方法为:将每次跳转后的IGIFS数据乘以‑1,消除导航电文比特翻转的影响。