专利名称：一种卫星导航系统兼容性分析方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星导航系统兼容性分析方法，特别是采用码跟踪频谱隔离系数的导航系统兼容性分析方法，属于卫星导航领域。
背景技术：
全球导航卫星系统(GNSS)是各国为了军事或民用目的，而发展的一套使用卫星提供位置与时间的系统，从导弹、战机和军舰到汽车、民用飞机、个人电脑乃至手持式通讯设备，几乎都能用到卫星导航定位技术。随着卫星导航技术的发展及其应用领域的不断扩大，世界上众多国家纷纷加紧建设独立自主的卫星导航系统。美国正在实施GPS现代化计划，俄罗斯加紧恢复G10NASS全 面性能，欧盟正在建设GALILEO，中国正在加紧建设COMPASS系统。目前，国际电报联盟(ITU)专门为无线电卫星导航配置的几个频段上存在有美国的GPS信号和俄罗斯的GL0NASS信号，再加上计划发射的GALILEO和COMPASS信号，以及GPS现代化信号，这几个频段已变得相当的拥挤。除了 GL0NASS的频段没有明显重叠之外，其它三个系统有的频段部分重叠，有的完全重叠，因此，卫星导航信号相互之间的干扰不可避免。美国和欧盟为了把GPS和GALILEO信号系统间的干扰降至最低，达到信号之间的兼容与互操作，展开了长期的谈判。我国的COMPASS系统在频率上与GPS和GALILEO都存在重叠。随着GALILEO和COMPASS建设进程的加快，双方都迫切需要评估卫星导航信号系统间的干扰。目前，等效载噪比一直作为卫星导航系统兼容性的一种评估指标，针对这一通用的评估指标，考察其在各种场合下的特征，对于研究导航信号之间的互干扰特性有重要的参考价值。但目前的等效载噪比分析方法仅局限在导航信号的捕获、载波跟踪和数据解调过程，导航信号的捕获、载波跟踪和数据解调的性能均取决于接收机中的即时相关器，而导航接收机在信号码跟踪状态时采用的是超前-滞后相关器进行工作，等效载噪比方法对导航信号码跟踪时的兼容性评估就存在局限性。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何提高卫星导航系统之间兼容性的精确评估精度，通过获得的兼容性评估精度选择卫星导航系统之间兼容性较高的导航信号频段，提高卫星导航系统之间的兼容性，增加卫星导航系统信号之间的抗干扰性。本发明的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，克服了以往只能局限解决信号捕获、载波跟踪和数据解调时的兼容性分析，不仅减小了卫星导航系统信号码跟踪状态时导航干扰信号对目标信号的影响，还可以指导导航干扰信号和目标信号的频点选择和信号波形的设计。本发明要解决的技术问题是通过下述技术方案实现的
基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，包括下列步骤步骤l:T0A(Time of Arrive)模块具有估计器及滤波器的功能,利用到达时间TOA模块分析码相位估计误差对TOA估计器及滤波器结果的影响，得到平滑TOA估计器和非平滑TOA估计器方差的关系；TOA估计器作为一个执行块处理的模型，在每个T秒处理接收到的信号、白噪声和干扰。接收的信号、白噪声和干扰以及前一个T秒的平滑TOA估计值2 进入TOA估计器，TOA估计器采用T秒的积分时间产生一个非平滑的TOA估计值<，这个估计是前一个TOA估计的更新。TOA的非平滑估计值<经过平滑TOA滤波器处理，产生一个新的平滑TOA估计重新作为前一个TOA估计值提供给TOA估计器。TOA估计器的输出被建模为一个间隔时间为T的连续时间信号yu(t)。由于yu(t)是一个均值E{yu(t)} = t0的实值随机过程，其过程可以看作是周期过 程与随机过程的合成，表现出二阶循环平稳性特征，TOA的平滑滤波器表现为既满足叠加原理又具有时不变特性的线性时不变系统，yu(t)通过平滑TOA滤波器后，其输出将是一个具有统计自相似性的平稳过程，而平稳随机过程的自相关函数和时间t无关，只与时间间隔τ有关，则输出平稳过程的自相关函数为Ryu (r) = tl + O1Jrirr (τ)其中，trib(T)底为b高为I的等腰三角形。根据维纳-辛钦定理，yu(t)的功率谱密度为Gyu (/) = ^(/) + Wrsinc2 (π/Γ)其中δ ( ·)为狄拉克函数,且sine (X) = sinx/x。TOA的平滑滤波器是一个低通滤波器，它的作用是降低噪声以便在输出端对原始信号产生精确的估计，其阶数和噪声带宽决定了环路滤波器对信号的动态效应。在此，将TOA的平滑滤波器建模为具有噪声等效带宽的传输函数H(f)，忽略群延迟的影响，则丑(/)= {J，H,2
elsewhere经过滤波器后的平滑TOA估计输出定义为4 ,可知其有均值为h，平滑TOA估计的方差为Var {<} = ￡ j(<-i0)2J=1μ/)ρ(/)ι2κ
—οο
Β-Απ= I [ δ (/) + σΙΤ sin C2 {π/Γ)\df - ξ
_Β
Γ !吨 tA_=σ 2 — sine2 {γ) γ
π -πΒ^τ/2
由TOA估计方差知，0 < TBl ≤ 1，则
权利要求
1.基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，其特征在于，包括下列步骤 步骤1 :TOA模块具有估计器及滤波器的功能，利用到达时间TOA模块分析码相位估计误差对TOA估计器及滤波器结果的影响，得到平滑TOA估计器和非平滑TOA估计器方差的关系; TOA估计器在每个T秒处理接收到的信号、白噪声和干扰；接收的信号、白噪声和干扰以及前一个T秒的平滑TOA估计值<进入TOA估计器，TOA估计器采用T秒的积分时间产生一个非平滑的TOA估计值< ;TOA的非平滑估计值<经过平滑TOA滤波器处理，产生一个新的平滑TOA估计重新作为前一个TOA估计值提供给TOA估计器； TOA估计器的输出为一个间隔时间为T的连续时间信号yu(t)，yu(t)通过平滑TOA滤波器后，其输出将是一个具有统计自相似性的平稳过程，而平稳随机过程的自相关函数和时间t无关，只与时间间隔τ有关，则输出平稳过程的自相关函数为
2.根据权利要求I所述的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，其特征在于还包括步骤6 :通过获得的卫星导航系统兼容性评估精度选择卫星导航系统之间兼容性较高的导航信号频段，提高卫星导航系统之间兼容性，增加卫星导航系统信号之间的抗干扰性。
3.根据权利要求I或2所述的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，其特征在于所述步骤I兼顾所有的码跟踪环鉴别器的特性，以码跟踪环的标准形式。
4.根据权利要求I或2所述的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，其特征在于所述步骤2中当前一个TOA估计与输入信号相等时，超前和滞后的包络相等，输出的误差信号为零；如果前一个TOA估计与输入信号不对准，那么超前和滞后包络不相等，它们之间差的实部乘以鉴别器增益得到TOA估计的修正值，将得到的修正值与前一个TOA估计值相加得到一个新的非平滑的TOA估计值。
5.根据权利要求I或2所述的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，其特征在于所述步骤3中码跟踪系数除了与信号的中心频率和信号波形有关外，还与频率的平方相关。 ·
全文摘要
本发明公开的基于码跟踪频谱隔离系数的卫星导航系统兼容性分析方法，涉及卫星导航系统兼容性分析方法，属于卫星导航领域。本发明包括下列步骤利用TOA模块分析码相位估计误差对TOA估计器及滤波器结果的影响，得到平滑TOA估计器和非平滑TOA估计器方差的关系；分析码相位与载波频率估计误差对码跟踪误差的影响，得到干扰下码跟踪环超前-滞后处理的码跟踪误差；确定基于码跟踪频谱隔离系数；确定码跟踪时的卫星导航系统的等效载噪比；利用得出的等效载噪比评估卫星导航系统信号码跟踪状态时导航干扰信号对目标信号的影响，确定卫星导航系统兼容性。本发明可提高卫星导航系统之间兼容性的评估精度，增强卫星导航系统信号之间的抗干扰性。
文档编号G01S19/24GK102798870SQ201210277568
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者张建军, 马骏, 陈忠贵, 黄宇民 申请人:中国空间技术研究院