[发明专利]自旋载体导航信号的接收处理方法

说明书

本发明提出的一种自旋载体导航信号的接收处理方法，旨在提供一种能够在载体旋转时完成GPS卫星导航定位的接收处理方法。本发明通过下述技术方案予以实现：4分集GPS接收天线组成阵列分别通过4路独立的信号接收通道接收导航信号，经变频和ADC采样转换的中频信号分为两路，1路完成载波和伪码剥离的导航信号输入SNR计算单元，另外1路送入虚拟通道，选择SNR最大的通道作为当前需要处理的导航信号；通过在虚拟通道中利用信号处理软件完成导航信号在载体旋转时的信号拼接，得到相位统一的信号，测量出GPS信号从卫星到接收机天线间的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出载体位置、速度和当前时间。

技术领域

本发明涉及一种自旋载体导航信号接收处理技术，通过信号处理算法实现在载体360°旋转状态下导航信号的连续接收处理方法。

背景技术

随着定位技术的不断发展,对各种类型载体的定位需求越来越丰富。除了对低速目标的定位,还需要对处于如高动态、弱信号、强干扰等状态下的目标进行定位。全球卫星导航定位接收系统(GPS)由于能够提供弹丸实时位置,速度信息等参数,越来越多地作为弹道敏感器应用于各种新型载体中，但是在载体旋转状态下，导航信号处理设备工作过程中频繁丢失导航信号，此时导航信号处理设备无法完成导航电文的接收，进而无法完成测距、测速和授时等功能，进而影响组合导航系统精度。由于载体在飞行中处于高动态(高速运动和自旋),使载体GPS接收天线相对于GPS卫星的位置和姿态不断变化,对接收信号产生调制，同时由于弹体自旋对GPS天线的遮挡,也严重影响了GPS接收信号的连续性。这两个因素使接收机接收到的GPS信号发生严重畸变,引起在弹载应用环境出现严重的信号失锁,导致接收机无法稳定可靠地提供定位数据。受现有GPS接收机定位信息处理方式所限,要求接收的信号必须是周期连续信号才能进行跟踪和定位。对于在飞行过程中处于高速运动和旋转状态的载体，其姿态是不断变化的，若采用普通天线模式，由于载体的旋转和载体自身的遮挡必会引起信号的中断，无法进行连续测量，故在载体旋转状态下，实现GPS信号连续接收以及高精度的位置和速度测量是目前需要解决的关键技术。对于旋转载体采用圆柱共形微带天线更易实现对GPS信号稳定和连续的接收，然而接收得到的信号含有载体旋转引入的调制效应，对接收机跟踪环路提出了较高的要求，而且圆柱共形天线对载体结构强度会造成较大的影响，在导弹等平台中一般不采用该方法。目前，解决载体旋转状态下GPS信号连续接收的主要方法是采用射频信号合成技术。射频信号合成技术是指采用功率合成器对均匀布置于载体表面的多个天线接收的射频信号进行信号合成，使垂直于转轴的平面内得到全向方向图，这种技术称为圆柱共形微带天线技术。通常，天线采用普通天线，在天线与接收机之间外接功率合成器，多天线合成时合成天线方向图存在明显的“凹点”，在“凹点”处会导致导航信号丢失。对于旋转载体的高精度GPS测量，接收机跟踪环路必须对接收信号的相位保持稳定跟踪，只有当载波环对信号跟踪锁定后才能保证码环能够正常跟踪，从而实现码剥离。导航信号的频繁丢失，会导致无法跟踪载波，在载波无法跟踪的情况下，就无法对码环路进行跟踪和锁定，也就无法使伪码的相位保持同步，从而无法定位。

发明内容

为了克服载体旋转状态下导航信号接收处理困难的问题，本发明的目的是提供一种能够减小载体旋转对测速精度影响，能显著提高GPS卫星导航定位精度的自旋载体导航信号的接收处理方法。