一种卫星信号抗干扰稀疏处理方法
【专利摘要】本发明是一种卫星信号抗干扰稀疏处理方法，涉及卫星导航【技术领域】的基带信号处理方法，包括对卫星导航信号进行奇偶位抽取成两个子信号，然后进行快速傅里叶变换；通过门限经验值将所得的两个频域子信号中模值小于门限值的频域子信号置零；对所得的频域信号进行稀疏处理后进行快速傅里叶逆变换，得到两个新的时域信号；再按奇偶顺序合并成新的卫星导航中频信号。然后对得到的新中频信号进行捕获，完成捕获工作。本发明能够有效去除卫星信号中的强高斯噪声，显著提高捕获精度和灵敏度，方法简单，运算速度快。本发明适用于COMPASS、GPS、GLONASS及GALILEO四大卫星系统。
【专利说明】一种卫星信号抗干扰稀疏处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航信号处理领域，特别涉及一种兼容C0MPASS(中国北斗卫星 导航系统：BeiDou Navigation Satellite System，简称北斗或 BD 或 BeiDou)、GPS (美国 全球卫星定位系统：Global Position System)、GL0NASS (俄国全球定位系统格洛纳斯）及 GALILEO (欧洲伽利略卫星定位系统）四大卫星系统的稀疏抗干扰方法。
【背景技术】
[0002] 卫星信号由于受成本等因素限制，其发射功率往往较小，在到达地面接收机前，它 还会受到各种因素（如噪声）的干扰而衰减，一般卫星接收机能接收到的卫星信号往往是 淹没在噪声中，这会给信号的捕获和跟踪造成一定难度，甚至无法实现对信号的有效接收。 因此，对卫星信号在捕获和跟踪处理前进行对噪声等干扰进行消除显得很有必要。受到干 扰的卫星信号可以用下面的公式表示：
[0003] y = s+n
[0004] 其中，y表示接收到的掺杂着噪声的信号，S为原始卫星信号，η为噪声等干扰。如 果上式中的噪声项η是已知的，那么就可以计算得到所需的卫星信号s，但这种情况是不可 能出现的，因为噪声等干扰是随机分布的，它会使原始信号与观测信号保持一定的偏差。在 稀疏信号表示理论中，对于有用信号（区别于噪声）可以采用稀疏字典函数X来表示：
[0005] s = Dx
[0006] 其中，s为原始信号，D是特征基向量，X为随机组合系数即稀疏系数。
[0007] 上式可以理解成信号s在特定的字典D中，可以用稀疏系数X来表示。利用稀疏 表示来解决信号的干扰问题，可以用下式表示：
[0008]
【权利要求】
1. 一种卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于包括如下步骤： 1) 卫星信号经过天线接收及混频采样后得到中频信号r(t)，将r(t)按奇偶抽取成两 个子信号re(t)与 r<)(t)，其中re(t)为r(t)的偶数点信号，r<)(t)为r(t)的奇数点信号； 2) 将上述两个子信号re(t)、r<)(t)分别进行快速傅里叶变换得到&〇()和RJK);然后 设置门限经验值，将R e(K)和RJK)中模值小于经验值的子信号置为0得到新的信 号Rel⑷和L⑷； 3) 对新得到的信号Rel⑷和L⑷进行稀疏处理得到Re2⑷和； 4) 对上述经稀疏处理的频域信号&2⑷和1?。2⑷进行快速傅里叶逆变换得到新的 时域信号"⑴与 r<)2(t)，然后按顺序将奇、偶信号合并得到去除干扰的待处理的信号 r' (t)； 5) 对上述经过稀疏抗干扰处理的信号r' (t)进行捕获处理，从而完成卫星导航信号的 捕获工作。
2. 根据权利要求1所述的卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于上述步骤2)中， 将两个子信号re(t)、 r<)(t)分别进行快速傅里叶变换得到&〇()和RJK)的方法如下： 将抽取的两个子信号分别做2046点的短时加窗FFT运算，以便信号由时域分析转变到 频域分析，定义矩形窗函数m(t) =1，则对于此段的频域信号&〇()以及RJK)由以下的式 子得出：
其中
：是指快速傅里叶变换因子，re(t)是指抽取的偶数点信号， rjt)是指抽取的奇数点信号。
3. 根据权利要求1所述的卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于上述步骤3)中 对信号Rel⑷和L⑷进行稀疏处理的操作如下：对Rel⑷和L⑷取模得到IMK) |和 Κκ) | ;设置经验值φ2，当IMK) |小于经验值φ2时，令L⑷等于零；当IMK) |小 于经验值^时，令Rel⑷等于零；得到新的频域信号Re2⑷和ΜΚ)，完成信号的稀疏处 理。
4. 根据权利要求1所述的卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于上述步骤4)中， 对经稀疏处理的频域信号Re2(K)和MK)进行快速傅里叶逆变换得到新的时域信号r e2(t) 与ro2(t)的方法如下： 对稀疏处理后的两个频域信号进行2046点的短时加窗IFFT运算，定义矩形窗函数 m(t) = 1，则对于此段的时域信号re2(t)以及r<)2(t)由以下的式子得出：
其中：
是指快速傅里叶逆变换因子，Re2(K)是指经稀疏处理的偶数点 频域信号，1?。2(1〇是指经稀疏处理的奇数点频域信号，信号由频域转换到时域，得到新的奇 信号ro2(t)与偶信号re2(t)。
5. 根据权利要求1所述的卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于上述步骤5)中， 对上述经过稀疏抗干扰处理的信号r' (t)进行捕获处理，从而完成卫星导航信号的捕获工 作的方法如下：对经过稀疏抗干扰处理的信号在伪码相位域与载波多普勒频率域进行二维 搜索，找出相关峰值所对应的伪码相位值与载波多普勒频率值，从而确定出输入信号中的 伪码相位与载波频率。
6. 根据权利要求1所述的卫星信号抗干扰稀疏处理方法，其特征在于兼容COMPASS、 GPS、GLONASS及GALILEO四大卫星系统。
【文档编号】G01S19/27GK104251997SQ201410298508
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】谢胜利, 谢侃, 易清明, 何昭水, 陆川 申请人:广东工业大学