[发明专利]基于奇数移动平滑算法的功率谱估计方法

摘要

一种基于奇数移动平滑算法的功率谱估计方法，主要解决受高斯白噪声影响时卫星导航信号功率谱估计不精确的问题，具体步骤包括：(1)获得基带卫星导航信号；(2)估计卫星导航信号的功率谱；(3)对功率谱幅值进行移动平滑处理；(4)计算理想功率谱幅值；(5)计算相关值；(6)确定移动平滑长度；(7)确定实测卫星导航信号的功率谱。本发明通过奇数移动平滑算法对Welch功率谱估计结果进行平滑处理，得到光滑的功率谱估计。该方法使用参数确定的Welch功率谱估计法，降低功率谱估计法的复杂度，满足在高斯白噪声信道条件下，对功率谱估计精度的要求。

主权项

1.一种基于奇数移动平滑算法的功率谱估计方法，其特征在于，采用奇数移动平滑算法对Welch功率谱估计结果进行移动平滑处理，分别计算功率谱幅值、理想功率谱幅值及两者的相关值，确定最优移动平滑长度，采用最优平滑长度确定实测卫星导航信号功率谱，该方法的具体步骤包括如下：(1)获得基带卫星导航信号：(1a)对接收的二进制相移键控BPSK调制的卫星导航信号进行下变频，得到二进制相移键控BPSK调制的基带卫星导航信号；(1b)将二进制相移键控BPSK调制的基带卫星导航信号进行上采样，获得二进制相移键控BPSK调制的基带数字卫星导航信号；(2)估计卫星导航信号的功率谱：(2a)每间隔1023个点取二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的2046个点作为一个分段信号，获得二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的分段信号；(2b)将二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的分段信号进行加汉宁窗处理，获得加窗后的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号；(2c)将加窗后的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号进行4096点快速傅里叶变换处理，获得二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号的复数序列；(2d)对二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号的复数序列进行取模求平方，获得二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号的功率谱；(2e)将二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号的功率谱叠加求平均，获二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的功率谱；(3)对功率谱幅值进行移动平滑处理：(3a)将第1个到第N个的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的平均值，作为第个移动平滑后功率谱幅值，其中，N表示二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的序号，其值为在[1,2046]范围内随机选取的一个奇数，M表示移动平滑后的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的序号，其值与二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的个数相等；(3b)将第2个到第N+1个二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的平均值，作为移动平滑后第个二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值；(3c)判断是否功率谱幅值移动到第L‑N个，若是，则执行步骤(3e)，否则，执行步骤(3d)；其中，L表示二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航分段信号傅里叶变换处理点的总数，其数值为4096；(3d)将二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值向后移动1个，计算第3个到第N+2个二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值的平均值,作为移动平滑后第个二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值；(3e)将功率谱幅值，作为移动平滑后的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号功率谱幅值；(4)计算理想功率谱幅值：(4a)利用功率谱密度公式，计算二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的功率谱幅值，得到二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的理想功率谱幅值；(5)计算相关值：(5a)利用积差相关公式，计算移动平滑后的二进制相移键控BPSK调制基带数字卫星导航信号的功率谱幅值与理想功率谱幅值的相关值；(6)确定移动平滑长度：(6a)判断相关值是否大于0.9，若是，则执行步骤(6b)，否则，执行步骤(6c)；(6b)记录移动平滑长度为93；(6c)输出相关值小于0.9；(7)确定实测卫星导航信号的功率谱；(7a)对接收的卫星导航信号，进行下变频处理，得到基带卫星导航信号；(7b)对基带卫星导航信号，进行上采样处理，得到基带数字卫星导航信号；(7c)对基带数字卫星导航信号，进行傅里叶变换，得到基带数字卫星导航信号的复数序列；(7d)对复数序列进行93点的移动平滑处理，得到平滑后的复数序列；(7e)对平滑后的复数序列进行取模求平方操作，得到实测信号功率谱。