本发明公开一种时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，包括以下步骤：S1：将接收的卫星导航信号经相位旋转并分路，得到zi(t)和zq(t)，根据伪码相位信息生成本地复制信号X(t)，X(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加得到IP和QP；S2：根据伪码相位信息生成参考波形信号W(t)。W(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加得到IW和QW；S3：根据步骤S2得到的IP、QP、IW、QW，通过公式d=IPIW+QPQW得到伪码鉴相函数；S4：循环进行步骤S2至S3，实现TMBOC信号的跟踪。本发明方法消除了伪码鉴相函数错锁点，同时利用了BOC(6,1)分量，提高了跟踪精度。
1.一种基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将接收到的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号zi(t)和zq(t)；
S2：根据伪码鉴相器输出的伪码相位信息生成本地复制信号X(t)，X(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IP和QP，其计算公式为：其中T为积分累加时间，ε为时延；
根据伪码鉴相器输出的伪码相位信息生成本地参考波形信号W(t)，W(t)由G1和G2两种参考波形信号以时分复用的形式组成，G1在每个BOC(1,1)副载波对应的码片边缘处生成，G2在每个BOC(6,1)副载波对应的码片边缘处生成；
G1由基本参考波形g1构成，g1的特征在于由4个宽度均为Δ1的基本矩形波组成，其幅度分别为1、1、1、-1，第一个基本矩形波和第二个基本矩形波之间存在一个恒为0的区域，该区域宽度为Δ2；
G2参考波形信号由本地G2参考波形生成模块根据伪码相位信息生成，G2由基本参考波形g2构成，g2有不同的形式，第一种典型波形的特征在于由4个宽度均为1/24个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1、1、-1；第二种典型波形的特征在于由2个宽度均为1/
12个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1；
W(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IW和QW，其计算公式为：S3：根据步骤S2中得到的IP、QP、IW、QW，通过以下公式得到伪码鉴相函数，计算公式为：d(ε)＝IP(ε)IW(ε)+QP(ε)QW(ε)；
S4：循环进行步骤S2至S3，实现TMBOC信号伪码的跟踪过程。
2.根据权利要求1所述的基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，其特征在于，在步骤S2中，所述伪码相位信息由伪码鉴相器得到。
3.根据权利要求1或2所述的基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，其特征在于，步骤S2中，所述本地复制信号由本地伪码生成模块根据伪码相位信息生成，本地信号可以是TMBOC信号，也可以是纯BOC(1,1)信号。
4.根据权利要求1或2所述的基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，其特征在于，步骤S2中，G1可采用其他波形，比如码相关参考波形技术中的W2波形、W3波形、W4波形，但是构造的伪码鉴相函数有误锁点，可通过其他技术(如峰跳法)辅助以去除跟踪模糊度。
5.根据权利要求1或2所述的基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，其特征在于，步骤S2中，T的典型取值为1ms，可根据实际需求调整该数值。
时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法
技术领域
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，特别是接收GPS系统TMBOC信号的卫星导航接收机的伪码跟踪方法。
背景技术
[0002] GPS系统在L1C频点播发TMBOC信号，它是由BOC(1,1)和BOC(6,1)信号时分复用生成的，在频谱上与BPSK信号有所分离，能够提高频谱利用率。多径是卫星直达信号经过周围物体的反射进入接收机天线造成的，由于难以通过建立数学模型、差分等方式消除，多径已成为目前卫星导航系统定位的主要误差源之一。传统的BPSK信号接收时一般采用码相关参考波形技术来消除多径误差。码相关参考波形技术在接收机本地生成一系列的参考波形，将接收的信号与其相关，构造出抗多径性能良好的伪码鉴相函数。由于TMBOC信号的自相关函数存在旁瓣，码相关参考波形技术在移植到TMBOC信号时，其伪码鉴相函数存在错锁点，对伪码进行跟踪时可能会误锁定到错锁点，使定位出现较大偏差，直接影响卫星导航接收机的定位性能。另外，码相关参考波形技术应用于TMBOC信号时，信号中的BOC(6,1)分量并未得到充分利用，跟踪性能有所下降。
发明内容
[0003] 为有效抑制多径信号，并消除码相关参考波形技术在接收TMBOC信号时的跟踪模糊度，同时充分利用BOC(6,1)分量以提高跟踪精度，本发明提出一种时分复用的双参考波形接收方法。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 一种应用于GPS系统TMBOC信号接收的时分复用双参考波形接收技术，包括以下步骤：
[0006] S1：将接收到的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号zi(t)和zq(t)；
[0007] S2：根据伪码鉴相器输出的伪码相位信息，在接收机本地生成复制信号X(t)，X(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IP和QP，其计算公式为：
[0008]
[0009] 其中T为积分累加时间（下同），ε为时延（下同）；
[0010] 根据伪码鉴相器输出的伪码相位信息，在接收机本地生成参考波形信号W(t)。W(t)由G1和G2两种参考波形信号以时分复用的形式组成，两种参考波形均由一系列的基本参考波形构成，基本参考波形均在码片边缘处产生，其符号与其右侧部分所在码片的符号一致。G1在每个BOC(1,1)副载波对应的码片边缘处生成，G2在每个BOC(6,1)副载波对应的码片边缘处生成，如附图5所示。
[0011] G1的基本参考波形g1如附图2所示，其特征在于由4个宽度均为Δ1的基本矩形波组成，其幅度分别为1、1、1、-1，第一个基本矩形波和第二个基本矩形波之间存在一个幅度为0的区域，该区域宽度为Δ2。Δ1和Δ2的宽度均可调节。
[0012] G2的基本参考波形g2有不同的形式，第一种典型的波形如附图3所示，其特征在于由4个宽度均为1/24个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1、1、-1；第二种典型的波形如附图4所示，其特征在于由2个宽度均为1/12个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1。
[0013] W(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IW和QW，其计算公式为：
[0014]
[0015] S3：根据步骤S2中得到的IP、QP、IW、QW，通过以下公式得到伪码鉴相函数，计算公式为：
[0016]
[0017] S4：循环进行步骤S2至S3，实现TMBOC信号伪码的跟踪过程。
[0018] 作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述本地复制信号由本地伪码生成模块根据伪码相位信息生成。本地信号可以是TMBOC信号，也可以是纯BOC(1,1)信号。
[0019] 作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述的参考波形信号由本地参考波形生成模块根据伪码相位信息生成。G1的基本参考波形中，Δ1和Δ2的宽度可调节，且G1可采用其他波形，比如码相关参考波形技术中的W2波形、W3波形、W4波形，但是构造的伪码鉴相函数有误锁点，可通过诸如峰跳法等的其他去除跟踪模糊的技术辅助以去除跟踪模糊度。G2的基本参考波形也有不同的形式。
[0020] 作为本发明的进一步改进，步骤S2中，T的典型取值为1ms，可根据实际需求进行调节。
[0021] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
[0022] 本发明通过在传统的码相关参考波形接收机结构上改变参考信号，产生时分复用的两种参考波形，在BOC(1,1)副载波对应的码片边缘处产生G1参考波形信号，在BOC(6,1)副载波对应的码片边缘处产生G2参考波形信号。两路参考波形信号通过时分复用的方式构造出最终的参考信号，参考信号与接收的TMBOC信号做相关，可构造出无误锁点的伪码鉴相函数。本发明能够有效抑制中远距离延迟的多径信号，抗多径性能优于传统的窄相关技术，与码相关参考波形W2技术相当，且充分利用了TMBOC信号中的BOC(6,1)分量，存在噪声时的伪码跟踪性能优于码相关参考波形W2技术。
附图说明
[0023] 图1是本发明方法的原理框图。接收的信号与本地载波NCO模块生成的同相和正交载波信号相乘，得到剥离载波后的基带信号，基带信号分别与本地复制信号和本地参考波形信号相关、积分、累加，得到的结果送至伪码鉴相器和载波相位鉴别器。伪码鉴相器和载波相位鉴别器根据输入的累加结果计算伪码相位和载波相位。本地载波NCO模块根据载波相位生成新的载波信号，用于载波剥离。本地复制信号生成器根据伪码相位信息生成新的本地复制信号。两个参考波形生成器分别根据伪码相位信息生成新的时分复用的参考波形信号。
[0024] 图2是G1参考波形信号基本参考波形g1的图形。g1由4个宽度均为Δ1的基本矩形波组成，第一个基本矩形波和第二个基本矩形波之间存在一个为0的区域，其宽度为Δ2。
[0025] 图3是第一种典型的G2参考波形信号基本参考波形g2的图形。g2由4个宽度均为1/24个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1、1、-1。
[0026] 图4是第二种典型的G2参考波形信号基本参考波形g2的图形。g2由2个宽度均为1/12个码片宽度的基本矩形波构成，其幅度分别为1、-1。
[0027] 图5是根据一段扩频码生成的两种参考波形示意图，其中G1采用图2的波形，G2采用图3的波形。基本参考波形均在码片边缘处产生，其符号与其右侧部分所在码片的符号一致。在BOC(1,1)副载波对应的码片边缘处产生G1参考波形信号，在BOC(6,1)副载波对应的码片边缘处产生G2参考波形信号。
[0028] 图6是本发明得到的伪码鉴别函数图形。前端等效滤波器为带宽为20.46 MHz，G1采用图2的波形，Δ1和Δ2宽度均为1/12个码片宽度。G2采用图3的波形。
[0029] 图7是本发明、码相关参考波形W2技术和窄相关技术得到的多径误差包络对比图。前端等效滤波器为带宽为20.46MHz的理想滤波器，多径信号只有一路，其幅度为直达信号的一半。G1采用图2的波形，Δ1和Δ2宽度均为1/20个码片宽度。G2采用图3的波形。传统窄相关技术的早-迟间隔采用1/10个码片宽度，码相关参考波形W2技术的参考波形宽度为1/5个码片宽度。
[0030] 图8是不同载噪比下本发明和码相关参考波形W2技术的伪码跟踪误差方差对比图，前端等效滤波器为带宽为20.46MHz的理想滤波器，G1采用图2的波形，Δ1和Δ2宽度均为1/12个码片宽度。G2采用图3的波形。码相关参考波形W2技术的参考波形宽度为1/3个码片宽度。积分时间T为1ms，跟踪环路带宽为1Hz。相同条件下，本发明方法跟踪误差方差小于码相关参考波形W2技术。
具体实施方式
[0031] 以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述，但不构成对本发明的限制。
[0032] 如图1至图8所示，本实施例的基于时分复用双参考波形的TMBOC信号无模糊接收方法，包括以下步骤：
[0033] 步骤S1：将接收的卫星导航信号经相位旋转并分路，分别得到两路正交的信号zi(t)和zq(t)；
[0034] 步骤S2：本地复制信号生成器根据伪码鉴相器得到的伪码相位信息生成本地复制信号X(t)，X(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IP和QP，计算公式为[0035]
[0036] 其中T的数值一般选取为1ms；
[0037] 两个参考波形生成模块根据伪码鉴相器得到的伪码相位信息生成时分复用的参考波形信号W(t)，W(t)分别与zi(t)和zq(t)相关、累加，得到IW和QW，计算公式为[0038]
[0039] 步骤S3：根据步骤S2中的IP、QP、IW、QW得到伪码鉴相函数，计算公式为：
[0040]
[0041] 循环进行步骤S2和步骤S3，实现TMBOC信号伪码的跟踪过程。
[0042] 尽管上面是对本发明具体实施方案的完整描述，但是可以采取各种修改、变体和替换方案。这些等同方案和替换方案被包括在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应该被限于所描述的实施方案，而是应该由所附权利要求书限定。
