一种新型航路通导一体化信号捕获方法及装置

本发明属于定位与通信，具体涉及一种新型航路通导一体化信号捕获方法及装置。

背景技术：

0、技术背景

1、在现代航空领域，航路通信和导航系统是确保飞行安全和效率的关键组成部分。目前已有各种不同的航空通信和导航信号被提出，如vhf通信信号、l-dacs通信信号、gps导航信号、dme测距信号等，但是民用航空的频率资源匮乏，通信、监视、导航信号之间存在互干扰，测距精度低，难以同时保证信号的可测性、鲁棒性、精确性和实时性。为解决这些问题，瞄准高集成度、高完好性、高可扩展性的民航航路导航与通信一体化服务的战略亟需，设计了民航陆基导航频段的导航、通信一体化体系架构与电磁兼容技术体制，实现了通信和定位信号的同频复用。

2、对新型航路通导一体化信号进行捕获，现有的捕获方法在复杂的电磁环境中容易受到干扰，导致信号捕获的可靠性和精确度下降。航路导航中，飞机相较于地面基站的高速动态变化，导致接收到的信号频率发生多普勒频偏。根据新型航路导航的信号体制，信号接收端可能存在符号定时偏差，引起相位失真，而且能引起isi。航路导航环境下，远近效应明显，近场基站信号会对远场基站信号的捕获产生严重影响。相较于传统定位信号，新型航路通导一体化信号具有频谱间断多载波的特点。现有的捕获方法不适用于本信号的捕获。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种新型航路通导一体化信号捕获方法及装置，提高了信号捕获的精度和效率，增强系统的抗干扰能力，适用于多种复杂的电磁环境。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种新型航路通导一体化信号捕获方法，所述方法包括：

3、设计新的前导序列，使其具有更好的自相关特性，在噪声和干扰环境中提供更可靠的同步信息。根据所设计的前导序列设计同步算法，实现在定位信号在接收端的同步，消除载波频率偏移和符号定时偏移。

4、通过所设计的基于前导序列的同步算法，初步确定信号的大致频率偏移量，指导后续的符号定时偏差估计和频偏精估计。计算接收信号与本地生成的参考信号的相关性，确定符号定时偏差。最后对频偏进行精确估计。

5、设计门限自适应算法，通过实时计算噪声和干扰的统计特性，门限自适应算法实时计算合适的捕获门限，提高信号捕获的可靠性。

6、将同步后的信号和本地生成的伪码信号进行频域变换，计算两者的相关性，调整本地伪码生成器的相位，得到本地伪码在不同相位下的相关结果，结合自适应门限检测相关峰值，确定接收信号的伪码相位，确认捕获后，系统进入跟踪模式。

7、本发明的一个实施例中，所述设计新的前导序列，使其具有更好的自相关特性，在噪声和干扰环境中提供更可靠的同步信息。根据所设计的前导序列设计同步算法，实现在定位信号在接收端的同步，消除载波频率偏移和符号定时偏移，包括：

8、优化前导序列的长度和结构，基于m序列生成新的前导序列结构，使其具有更好的自相关特性和互相关特性，适应不同的信道环境和噪声干扰水平。同步算法引入多级同步检测机制，通过多次检测和验证同步信号由粗到精逐步得到精确的载波频率偏移和符号定时偏移，提高同步的可靠性和准确性，同步算法设计包括相关函数的计算方法、信号匹配技术、滤波设计等。

9、本发明的一个实施例中，所述通过所设计的基于前导序列的同步算法，初步确定信号的大致频率偏移量，指导后续的符号定时偏差估计和频偏精估计。计算接收信号与本地生成的参考信号的相关性，确定符号定时偏差。最后对频偏进行精确估计，包括：

10、首先通过所提基于前导序列的同步算法计算出接收信号的整数载波频偏并进行补偿，在此基础上，计算出接收信号符号定时偏移并进行补偿，最后进行精频偏估计和补偿，实现接收信号的同步，消除载波频率偏移和符号定时偏移。

11、本发明的一个实施例中，所述设计门限自适应算法，通过实时计算噪声和干扰的统计特性，门限自适应算法实时计算合适的捕获门限，提高信号捕获的可靠性，包括：

12、设计门限自适应调整算法，根据信号质量的变化动态调整捕获门限。

13、本发明的一个实施例中，所述将同步后的信号和本地生成的伪码信号进行频域变换，计算两者的相关性，调整本地伪码生成器的相位，得到本地伪码在不同相位下的相关结果，结合自适应门限检测相关峰值，确定接收信号的伪码相位，确认捕获后，系统进入跟踪模式，包括：

14、将同步后的接收信号和本地生成的伪码信号进行频域变换，频域共轭相乘后，进行ifft并取模，调整本地伪码生成器的相位，检测相关结果的峰值，与门限自适应算法计算出的门限比较，确认捕获后输出其对应的本地码的码相位。

15、第二方面，本发明实施例提供一种新型航路通导一体化信号捕获装置，所述装置包括：

16、同步模块：用于确定和补偿信号的符号定时偏差和载波频率偏移，实现信号的同步。

17、门限自适应模块：用于根据实时计算的噪声和干扰特性确定捕获门限，提高信号捕获的可靠性。

18、并行码相位搜索模块：调整本地伪码生成器的相位，与接收信号进行频域相关，结合门限自适应模块提供的门限进行判断，计算出码相位。

19、本发明的一个实施例中，所述位置同步模块，具体用于：

20、多级同步检测可以包括粗同步和精同步两个阶段，逐步提高同步精度。该模块能够精确接收信号中的符号开始时间与本地生成的参考信号之间的时间偏差，并对接收信号进行相应的时间偏移补偿，以实现符号级的同步。通过频偏估计可以确定并补偿接收信号的载波频率与本地参考频率之间的差异，确保接收信号与本地参考信号在频率上的一致性。

21、本发明的一个实施例中，所述门限自适应模块，具体用于：

22、门限值的调整机制根据噪声和干扰的强度和特性变化，确保在不同环境下都能使用最合适的门限值，从而提高信号捕获的可靠性和准确性。

23、本发明的一个实施例中，所述并行码相位搜索模块，具体用于：

24、将接收到的信号并行处理，分别与不同相位偏移的本地伪码信号进行匹配，从而加速伪码相位搜索过程。通过比较不同相位偏移下的相关性结果，确定相关性峰值对应的相位偏移，即接收信号的伪码相位。将最佳相位偏移作为最终的码相位结果输出，供后续的信号跟踪和解调使用。

25、本发明实施例有益效果：

26、本发明提供了一种新型航路通导一体化信号捕获方法及装置，基于提出的前导序列提出了定位信号同步算法，设计了自适应门限技术，并行码相位搜索模块加速了伪码相位搜索过程，提高了系统的处理速度和效率，实现了信号的同步和捕获，为新型航路通导一体化信号的捕获提供了一种可靠的方法。通过这种信号捕获方法及装置，与相关技术相比，本发明能能够提高信号捕获的精度和效率，增强系统的抗干扰能力，适用于多种复杂的电磁环境。

1.一种新型航路通导一体化信号捕获方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计新的前导序列，使其具有更好的自相关特性，在噪声和干扰环境中提供更可靠的同步信息。根据所设计的前导序列设计同步算法，实现在定位信号在接收端的同步，消除载波频率偏移和符号定时偏移，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所设计的基于前导序列的同步算法，初步确定信号的大致频率偏移量，指导后续的符号定时偏差估计和频偏精估计。计算接收信号与本地生成的参考信号的相关性，确定符号定时偏差。最后对频偏进行精确估计，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计基于信号信噪比的门限自适应算法，通过实时计算噪声和干扰的统计特性，门限自适应算法实时计算合适的捕获门限，提高信号捕获的可靠性，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将同步后的信号和本地生成的伪码信号进行频域变换，计算两者的相关性，调整本地伪码生成器的相位，得到本地伪码在不同相位下的相关结果，结合自适应门限检测相关峰值，确定接收信号的伪码相位，确认捕获后，系统进入跟踪模式，包括：

6.一种新型航路通导一体化信号捕获装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述同步模块具体用于：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述门限自适应模块具体用于：

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述并行码相位搜索模块具体用于：