[发明专利]一种利用小波降噪进行微弱导航信号捕获的方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航卫星信号捕获领域，具体涉及一种利用小波降噪进行微弱导航信号 捕获的方法。

背景技术

近年以来，卫星导航定位系统得到越来越广泛的应用。卫星导航定位系统的通信方 式大多采用直序扩频技术，用码分多址来区别不同的卫星。当用户位于丛林、峡谷、都 市、室内以及掩体等环境时，卫星信号会受到严重衰减，使得通常意义上的卫星信号捕 获方法无法满足需求，也就无法完成跟踪和定位解算。为了打破这种应用上的瓶颈，要 求卫星导航接收机具有强的微弱信号捕获能力，从而达到更高的捕获灵敏度。

小波分析是近年来新兴的一种信号处理方法，其优点是同时在时域和频域有良好的 局部化性质。小波降噪方法的基本思路是对信号进行小波变换将其分解为不同的尺度， 并分析相应的高频系数的特征，通过对噪声占主导尺度的层进行处理来实现降噪过程。 实验证明，小波降噪可以在一定程度上提高信噪比，并且已经广泛应用于信号检测、图 像处理等方方面面。

鉴于小波降噪的可以提高信噪比，如何将其应用到微弱卫星信号的捕获，从而得到 对信号延迟和多普勒的估计将是本领域研究人员致力攻克的难点之一。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种利用小波分析降噪来捕获 微弱卫星导航信号捕获的方法，以提高捕获信噪比，降低捕获的错误检测概率。

本发明通过以下技术方案来实现：一种利用小波分析降噪来捕获微弱导航卫星信 号，所述方法步骤如下：

步骤1、对每一颗可能存在的卫星进行长度为N毫秒的相关积分；

步骤2、将步骤1得到的结果进行M次差分累加；

步骤3、将步骤2的结果进行处理作为小波分析的输入信号；

步骤4、选取小波基和小波变换层数，对输入信号进行小波变换；

步骤5、将小波变换后的信号进行降噪处理；

步骤6、将步骤5进行降噪处理后的信号进行小波逆变换，得到恢复后的信号；

步骤7、计算恢复信号的信噪比；

步骤8、找到恢复信号的能量最大值，从而找到对应的码延迟和多普勒估计。

所述步骤5中将小波变换后的信号进行降噪处理的步骤如下：

a.选择阈值门限，采用的阈值估计方法为SUREShrink无偏估计；

b.设定阈值函数，采用的阈值函数为软阈值函数；

c.设定小波降噪的噪声结构，采用的噪声结构为非归一化的类高斯白噪声；

d.进行降噪处理。

本发明与现有技术相比的有益效果主要体现在：

(1)本发明通过将输入信号进行小波变换，利用小波变换多分辨分析的特点来降 低噪声，提高了捕获信号的信噪比，在处理微弱导航卫星信号捕获时，能够提高捕获的 准确性，即有效找到卫星信号的码延迟和多普勒估计，从而降低了误捕概率。

(2)本发明通过设定阈值门限和估计方法，将处于小波域高尺度上的噪声进行滤 波处理，进一步达到降低噪声提高信噪比的要求。

附图说明

图1a为本发明的相关积分的捕获框图、图1b为差分累加的捕获框图；

图2为本必明年小波降噪的处理示意图；

图3为本发明的利用小波降噪进行信号捕获的方法的系统流程图。

图4为采用本发明前的小波降噪前的信号示意图；

图5为采用本发明后的小波降噪后的信号示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，所述说明以捕获GPS微弱信号为实 例。

GPS中频模拟信号可以表示如下：