【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星导航定位，具体涉及一种码移键控调制信号跟踪方法。
技术介绍
1、全球卫星导航系统(gnss)通过向地面连续播发卫星导航信号，可以为全球用户提供全天候、全时段、高精度的导航、定位和授时(pnt)服务。随着用户对定位精度的需求不断增长，定位精度的需求已逐渐由米级提升到了厘米级，而传统的中高轨导航系统受限于轨道特性影响，地面用户可见星的空间几何构型变化慢，导致实现厘米级精密单点定位过程中载波整周解模糊收敛时间长，严重制约实时高精度定位。低轨卫星的出现解决了这一问题，低轨卫星主要指运行在低地球轨道(距离地面500-2000km，leo)的卫星，可作为对中高轨gnss卫星的重要补充，能够增强gnss系统的精度、可靠性、完好性和可用性。同时低轨卫星运行速度快、动态复杂，可视时间短，过顶时间一般只有几到几十分钟。
2、为了获得准确的导航增强信息，导航终端需要在低轨卫星可视时间窗口内快速地完成导航增强信号的捕获、跟踪、解调、同步和解码等一系列信号处理操作，且导航电文需要具备较高的数据传输率。传统导航信息调制方式是bpsk调制，用这种方式调制的导航信号通过载波调制伪码和导航电文异或的合成码生成的。bpsk调制的优点在于其实现简单，抗干扰能力强，可以有效地防止误码的产生，但是它的码率较低，不能够低轨卫星满足高速率数据传输的需求。
3、为了满足传输时间减少和电文信息的急剧增加要求，低轨卫星需要解决的首要关键技术是提高信息传输速率。码移键控(code shift keying，csk)调制是有效满足这些要求的一
4、csk调制是一种基于循环移位操作的调制方法，用于将原始码转换为新码以传输不同的电文信息。因此相较于bpsk调制，csk调制的每个移位码均可以代表一个符号，从而提高了导航电文的传输速率。对于传统的csk跟踪方法，常采用dll进行码跟踪，采用pll进行载波跟踪，鉴于接收到的低轨增强信号具有较大的多普勒频移范围，因此在信号跟踪过程中，载波跟踪和码跟踪成为具有重要挑战性的难点问题。低轨信号在接收机处的可用处理时间非常短，并且需要计算高效的技术以便快速获取和跟踪接收到的信号。由于低轨卫星动态复杂，多普勒频移变化大，信号跟踪困难，为此，基于在现有的csk跟踪方法的基础上，设计了一种基于ukf滤波方法的csk调制信号跟踪方法，使其具有更高的跟踪精度。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于提供一种码移键控调制信号跟踪方法，以解决由于低轨信号动态复杂，传统的跟踪方法难以进行准确跟踪的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种码移键控调制信号跟踪方法，包括以下步骤：
4、s1、设定调制速率，选择特定的卫星号生成特定的伪随机码序列并循环移位，得到不同码相位的伪随机序列；发射端在时钟驱动下生成导航电文数据并进行编码，根据电文表将信道编码后的电文信息转化为对应的伪码序列进行传输；
5、s2、将捕获阶段中获得的当前卫星信号的载波频率和码相位的估计值输入到载波数字控制振荡器和码数字控制振荡器中；
6、s3、对输入信号进行采样，将其转换为离散输入信号；将离散输入信号与载波数字控制振荡器生成的正弦波信号混频得到同相支路，将离散输入信号与载波数字控制振荡器生成的余弦波信号混频得到正交支路；
7、s4、对同相支路和正交支路每毫秒的混频结果进行傅里叶变换，计算变化结果与已知卫星的prn码傅里叶变化的共轭相卷积，得到偏移码相位；
8、s5、根据得到的偏移码相位的值，分别生成信号的超前码、即时码和滞后码，并根据s4得到的偏移码相位对他们进行循环移位操作；将生成的超前码、即时码和滞后码分别与同相支路和正交支路进行运算，得到解扩信号；
9、s6、将解扩信号分别送入载波鉴相器和码鉴相器中，得到载波鉴相误差和码鉴相误差；将载波鉴相误差送入改进的ukf滤波器中，调整载波鉴相误差；
10、s7、加入点叉积鉴频器，利用四象反正切函数得到鉴频误差，并判断是否存在野值；若鉴频误差突然变得极大，则可认为该时刻的值为野值，并利用指数加权平均的思想，将当前时刻的值改为之前几个时刻值的相关值；
11、s8、根据先前样本和当前样本的位置和码延迟值，计算出需求时间点处的码延迟值，实现对码相位的跟踪；
12、s9、将跟踪得到的各码延迟值输出，根据csk调制的映射规则进行解调，再根据编码规则进行解码，从而得到传输的电文信息。
13、作为优选，s3中所述同相支路的表达式为：
14、i(k)＝0.5·r(δτk)·d(tk)·sinc(0.5·ωekt)·cos(ωektk+θek)+ni(k)；
15、所述正交支路的表达式为：
16、q(k)＝0.5·r(δτk)·d(tk)·sinc(0.5·ωekt)·sin(ωektk+θek)+nq(k)；
17、其中，ωek和θek分别为中频信号混频后第k积分时刻的多普勒角频差和多普勒相位差，ni(k)和nq(k)表示累加后的噪声，t为积分时间间隔，r(δτk)为csk自相关函数。
18、作为优选，s5中生成信号的超前码、即时码和滞后码分别用字母e、p和l表示；将生成的超前码、即时码和滞后码分别与同相支路和正交支路进行运算，得到解扩信号，利用积分-清除器，最终得到ie、ip、il及qe、qp、ql。
19、作为优选，s6中将qp和ip送入载波鉴相器中，得到载波鉴相误差，其表达式为：
20、
21、将ie、il及qe、ql送入码鉴相器中，得到码鉴相误差，其表达式为：
22、
23、作为优选，s6中通过改进的ukf滤波器对载波鉴相误差中的非线性函数的概率分布进行近似，并利用一组确定性样本来逼近状态的后验概率分布；实时调整尺度因子，控制各个采样点到中心点的距离；系统的状态转移方程和观测方程为：
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1.一种码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S3中所述同相支路的表达式为：
3.根据权利要求2所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S5中生成信号的超前码、即时码和滞后码分别用字母E、P和L表示；将生成的超前码、即时码和滞后码分别与同相支路和正交支路进行运算，得到解扩信号，利用积分-清除器，最终得到IE、IP、IL及QE、QP、QL。
4.根据权利要求3所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S6中将QP和IP送入载波鉴相器中，得到载波鉴相误差，其表达式为：
5.根据权利要求4所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S6中通过改进的UKF滤波器对载波鉴相误差中的非线性函数的概率分布进行近似，并利用一组确定性样本来逼近状态的后验概率分布；实时调整尺度因子，控制各个采样点到中心点的距离；系统的状态转移方程和观测方程为：
6.根据权利要求5所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S7中通过鉴频误差判断是否为野值，点叉积鉴频器利用四
7.根据权利要求6所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，S7中利用指数加权平均的思想，将当前时刻的值改为之前几个时刻值的相关值，加权公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，s3中所述同相支路的表达式为：
3.根据权利要求2所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，s5中生成信号的超前码、即时码和滞后码分别用字母e、p和l表示；将生成的超前码、即时码和滞后码分别与同相支路和正交支路进行运算，得到解扩信号，利用积分-清除器，最终得到ie、ip、il及qe、qp、ql。
4.根据权利要求3所述的码移键控调制信号跟踪方法，其特征在于，s6中将qp和ip送入载波鉴相器中，得到载波鉴相误差，其表达式为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：孙希延，李捷，纪元法，卢丹，李龙，李晶晶，贾茜子，蒋云翔，陈宇，文成淦，苏文剑，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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