[发明专利]一种卫星导航信号生成零值标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，特别涉及一种卫星导航信号生成零值（即发射时延）标定方法。

背景技术

卫星导航信号生成系统由数字单机、调制器、放大器、滤波器和天线组成。数字单机根据约定好的导航信号格式，产生秒脉冲和与之同步的数字基带信号，通过两个不同的通道输出；秒脉冲信号用于零值标定；数字基带信号通过数模变换后，发送至调制器；调制器将模拟基带信号上变频，产生射频导航信号，发送至放大器；放大器将射频导航信号放大至所需要的功率，通过天线向地面播发。

导航卫星有效载荷导航信号生成系统零值的标定是卫星导航系统实现精确定位应用的前提，其标定精度将直接影响用户的定位精度。

目前，可以通过以下方法进行导航信号生成系统零值的标定：

方法1，采用导航信号接收机进行零值标定；

方法2，采用示波器进行零值标定；

方法3，首先采用秒脉冲触发采集导航信号，其次利用软件方法对采集到的导航信号的起始时刻进行标定，然后利用适量网络分析仪标定秒脉冲传输线路时延，最后利用秒脉冲传输线路时延和导航信号起始时刻计算得到导航信号生成系统零值；

方法4，首先对秒脉冲和导航信号同时采集，其次利用软件方法对秒脉冲进行上升沿时刻进行标定，然后利用软件方法对采集到的导航信号的起始时刻进行标定，然后利用适量网络分析仪标定秒脉冲传输线路时延，最后利用秒脉冲传输线路时延、秒脉冲上升沿时刻和导航信号起始时刻计算得到导航信号生成系统零值。

然而，通过上述方法进行导航信号生成系统的零值标定，存在如下问题：

（1）方法1仅能得到信号生成和接收的组合零值，无法单独进行信号生成零值标定；

（2）方法2仅适用于BPSK、QPSK调制方式的信号，不适用于复杂调制方式的导航信号，如BOC、AltBoc和TMBOC等；

（3）方法3和方法4的零值标定精度受到秒脉冲上升沿时刻标定精度的限制，由于秒脉冲上升沿的标定精度仅达ns量级，故方法3和方法4的零值标定精度仅达ns量级。

由此可见，现有的零值标定方法，标定精度低、适用的信号调制方式有限，无法满足导航信号生成系统的研制过程中，对各种调制方式的导航信号生成系统进行高精度零值标定的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星导航信号生成系统零值标定方法，可提高标定精度，适用于各种调制方式的导航信号。

本发明的技术解决方案是：一种卫星导航信号生成零值标定方法，步骤如下：

（1）导航卫星生成有效载荷通过已有的秒脉冲发射通道输出基带扩频码信号，并通过导航信号生成内部时序，保证该基带扩频码第一个码片的上升沿和导航信号的起始位置对齐；

（2）通过合路器将秒脉冲发射通道输出的基带扩频码和导航信号合路；

（3）对合路信号进行采样；

（4）估计秒脉冲发射通道输出的基带扩频码的起始时刻相对于第一个采样点的时间延迟t1；

（5）估计所述的导航信号伪码起始时刻相对于第一个采样点的时间延迟t2；

（6）利用矢量网络分析仪标定秒脉冲发射通道的时延t3、合路器在基带扩频码频段的时延t4和合路器在导航信号频段的时延t5；

（7）利用t5-t4+t3+t2-t1对卫星导航信号进行零值标定。

所述步骤（1）中基带扩频码的码速率选定为导航信号中调制的多路伪码信号的最高码速率。

所述步骤（5）中的时间延迟t2的确定步骤如下：

（5.1）将步骤（3）处理后的合路采样信号通过高通滤波器进行滤波；

（5.2）对步骤（5.1）处理后的信号进行载波相位估计，具体步骤如下：

a)设置具有不同的初始相位的余弦载波和正弦载波，分别与通过高通滤波后的合路采样信号进行混频，得到I路基带信号和Q路基带信号；

b)生成具有不同的初始相位τ的理想伪码信号，和步骤a）得到的I路基带信号和Q路基带信号分别进行相关运算，得到I路相关函数和Q路相关函数；

c)将得到的I路相关函数和Q路相关函数平方相加，作为似然函数，进行最大似然估计，得出载波相位的最大似然估计值；

（5.3）设置伪码相位的迭代步长；

（5.4）进行伪码相位估计，利用步骤（5.2）得到的载波相位，剥离导航信号中的载波，得到基带导航信号；

（5.5）利用匹配滤波算法计算该基带导航信号的起始时刻相对于第一个采样点的时间延迟t2。