[发明专利]一种基于信号特征检测的Loran-C磁天线接收信号合成方法

说明书

本发明提供了一种基于信号特征检测的Loran‑C磁天线接收信号合成方法，以两个垂直交叉磁棒的交叉点为原心构建直角坐标系，采样获得两个垂直交叉磁棒信号；通过计算信号幅度比对信号进行幅度归化，得到幅度统一的两路信号；对两路信号相加或相减后进行捕获和周期识别，判断信号象限，并根据不同象限快速得到合成信号。本发明能够通过信号特征自动判断来波象限，不用改动硬件，算法简单，有较强的适用性。

技术领域

本发明涉及一种磁天线信号合成方法，属于无线电授时和导航领域，主要用于Loran-C定时和导航终端中。

背景技术

Loran-C系统是一种远程无线电定位、导航与授时(positioning navigationtiming，PNT)系统，具有发射功率大、作用距离远、抗干扰能力强、信号相位稳定性好等优点。在全球卫星导航系统不可用的条件下，可作为卫星导航系统重要的备份手段。我国主要的Loran-C系统有BPL授时系统和“长河二号”系统，同时我国计划在西部建设三个新的Loran-C授时台，建成后将于北斗卫星导航系统实现天地一体化PNT体系。

Loran-C终端是接收Loran-C系统脉冲信号实现定时和定位。现在Loran-C定时终端中接收天线主要是采用鞭状天线，鞭状天线体积较大，安装不方便，对接地要求高，同时会受到静电沉积和电力线等的干扰，导致接收信号接收信噪比变低。而磁天线具有体积小、不需接地、能够抗电性干扰、接收信噪比高等优点。对于单磁棒来说，在信号到达对立方向有一个180°的相位改变，不同方向接收信号具有不同的相位，且垂直于磁棒方向存在接收盲区，天线有方向性。因此一般采用两根磁棒十字交叉摆放接收Loran-C信号，结构简单，可实现Loran-C信号全向接收。但是由磁天线原理可知，单磁棒对立来波存在相位反向，两根垂直交叉磁棒可形成四个象限。空间中Loran-C信号为：

X(t)＝AE(t)sin(2πft+PC)

上式f为Loran-C信号100kHz载波频率，E(t)是脉冲信号包络，A是信号幅度，PC是相位编码。

两路垂直交叉磁棒接收到信号为：

V_x(t)＝X(t)cos(θ)＝Acos(θ)*E(t)sin(2πft+PC)

V_y(t)＝X(t)sin(θ)＝Asin(θ)*E(t)sin(2πft+PC)

上面式中θ为来波方向与某一磁棒夹角，范围为0～360°，四个象限信号换算后幅度和相位改变量为[cos(θ′),sin(θ′)]、[-cos(θ′),sin(θ′)]、[-cos(θ′),-sin(θ′)]和[cos(θ′)，-sin(θ′)]，θ′为θ换算后角度，范围为0-90°。现在接收终端使用时一般将天线对准来波方向，或者通过计算获得来波方向，这样导致天线的适用性变差，只能应用于固定点接收终端，并需要已知接收点坐标。有的接收终端只是简单的相加后应用，有可能会造成5μs的时差测量误差，导致定时和定位错误，其相加信号存在与实际信号幅度不一致问题，不能完全恢复信号幅度和相位，对信号特征(场强、信噪比)测量存在误差。因此在Loran-C接收终端中使用磁天线，必须解决接收终端磁天线合成问题，实现磁天线的全向接收。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于信号特征检测的Loran-C磁天线信号合成方法，能够实现磁天线的全向接收。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)以两个垂直交叉磁棒的交叉点为原心构建直角坐标系，获得四个象限；天线任意摆放，采样获得两个垂直交叉磁棒信号V_x(t)和V_y(t)；