恒虚警下复合载波导航信号联合捕获方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnautjcaSinicaJul．252015VoI．36No．72381．2390ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn恒虚警下复合载波导航信号联合捕获方法罗瑞丹1’2，徐颖2一，袁洪21．中国科学院大学，北京1000492．中国科学院光电研究院，北京100094摘要：复合载波导航信号(NSCC)作为一种新型的导航增强信号体制，其独特的多载波结构和灵活的体制参数设计，使之具备良好的导航增强效能。同时，以上典型信号特征也使得传统的导航信号同

2、步算法对其不再适用。针对复合载波导航信号结构特征和体制参数设计特点，提出了一种基于多载波架构的恒虚警联合捕获方法。该方法利用复合载波导航信号各子载波信号功率进行自适应检测门限设置，并利用各子载波频点间隔信息进行并行检测，然后根据联合策略做出判决，提升了捕获性能和捕获效率。理论分析及仿真实验均表明，在低信噪比(SNR)情况下，本文所提出的联合捕获方法的捕获性能明显优于单载波捕获算法，并缩短了平均捕获时长。关键词：导航信号；复合载波；多载波；恒虚警；联合捕获；检测性能；捕获时长中图分类号：V324．2+4文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)07—2381-10目

3、前，全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)的信号体制设计工作已基本固定，而各导航增强系统由于其面临的应用场景多样，使得增强型信号体制设计工作存在很大的研究空间。与现代通信系统结合，利用通信系统的基础资源，将通信信号与导航测距信号进行复合设计，是未来导航信号及其增强信号的一个重要发展方向If-z]。在通信系统中，正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)信号已经被广泛应用，其独特的多载波信号结构，使得信号频谱利用率更高，同时在对抗多径干扰和窄带干扰方面凸显优势。基

4、于以上信号性能优势，国内外对多载波信号，诸如：谐波多音调制(Fil—teredMultitoneModulation，FMT)[¨]、0FDM[5]、时分一正交频分复用(TimeDivision—OFDM，TD-OFDM)[61等，已将其应用于导航领域并做了大量探索。为在信号级实现导航通信融合，我们立足于导航通信一体化发展趋势，提出了一种新型的信号体制——复合载波导航信号(NavigationSignalbasedonCompoundCarrier，NSCC)。该信号体制的前期探索已经完成，并证明其具备可行性，且在抗多径、抗窄带干扰等方面优势明显[7]。在GNSS系统中，信号

5、的检测准则是奈曼一皮尔逊准则，故虚警概率是信号处理过程中一个重要的技术指标[8]。导航接收机捕获阶段为避免过多虚假信号进入跟踪环路影响系统工作效率，通常对虚警概率提出约束。然而，恒虚警处理单一的门限设定不适用于复杂的多载波系统。联合捕获方法是一种利用多来源辅助信息提高捕获灵敏度的同步方法[9]。目前，联合捕获方收稿日期：2014．07—09；退修日期：2014—08—13；录用日期：2014-10-13；网络出版时间：2014—10—2917：03网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／107527／$1000-689320140285htmI基金项目

6、：国家自然科学基金(61102130，61304235)*通讯作者．Tel：010-82178653Email：nadinexy’@aoe．ac．cn引用格式

7、LuoRD，XuY，YuanH．Ajointacqumit『onmethodfornavigationsignalbasedoncompoundcarrierwithconstantfalsealarmrate!JjActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015，36(7)：2381-2390i萝瑞丹。徐颖。袁洪恒鏖警下复合载波导航信号联合捕获方法!J二．航空学报．2015．36(7)

8、：2381-2390．航空学报法多集中于多星联合捕获[10]和时频信号联合捕获[1嵋；研究侧重点为实现结构[12

9、、实现策略[13]以及理论精度极限[14

10、。针对复合载波导航信号多载波结构特点，先利用PMF—FFT(PartialMatchedFiltercombinedwithFFT)捕获框架完成检测预处理，然后利用复合载波导航信号子载波功率、频率点隔信息，对捕获框架FFT运算后的频谱峰值进行联合检测判决，可有效降低虚警概率。在恒虚警检测条件下，可有效降低检测门限，提高检测概率，适用于低信噪比(Sig