论文部分内容阅读
随着北斗卫星导航系统全球组网阶段的逐步实施和服务功能的推广普及,必须大力发展和研究与其相关的技术,其中准确的探测和修复周跳是北斗技术应用中必须解决的技术难点。小波分析作为一种现代化数据处理方法已经在GPS周跳探测与修复领域中取得了较为理想的效果,对于该方法是否适用北斗信号特性,有待研究。本文在系统地阐述分析北斗卫星导航信号特点基础上,借鉴GPS周跳的相关理论方法,并以双差检测量作为周跳检测量,将小波变换法用于BDS周跳探测与修复中。目前,小波变换法探测修复周跳的方法一般都是先利用其探测周跳发生的位置,再结合其他方法进行周跳的修复。本文探索尝试利用小波变换探测周跳的位置后,直接利用小波变换修复周跳的方法。具体来说就是将周跳当做信号处理中的第一类间断点,根据信号奇异性检测原理,利用小波对载波相位序列进行多尺度分解与重构,可将序列中的趋势项与噪声分开,分别用近似信号(低频部分)和细节信号(高频部分)来表达,周跳突出在细节信号中,在该序列出现周跳时,其小波变换后的系数具有模量极大值,因而可以通过对模量极大值点分析进而精确地检测到信号的突变点即周跳发生的历元,同时可以根据细节信号中的突变点来探测周跳并计算大小。同时总结出适合北斗信号频率特征的其他方法如高次差法,多项式拟合法,并用实测数据通过多次仿真实验验证对比上述方法与本文提出的小波变换法在BDS周跳探测上的有效性,可行性及适用性。经过多组仿真实验分析可以得出,本文提出的基于小波变换法的北斗导航信号周跳探测与修复,适合于北斗导航信号的周跳探测与修复,在北斗导航系统的不同使用阶段均能使用,解决了北斗导航信号在周跳探测与修复方面的问题,为北斗卫星导航系统进行高精度定位提供了高质量的观测数据。对该方法的多次仿真结果验证了小波变换法在北斗导航信号周跳探测和修复具有较高的准确性和实时性,探测周跳发生位置准确,修复效果较好,相对于其他方法在低采样率时依然能够保持良好的探测与修复效果,尤其是在周跳探测方面具有其他方法无可比拟的优势,无论是大周跳、小周跳,多历元连续周跳均能够有效探测出来,可以在北斗导航系统的应用中采用,同时对于促进北斗的进一步推广普及应用具有至关重要的意义。