南京郵電大學徐成安獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118890136B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411045233.3,技術領域涉及:H04L7/06;該發明授權一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法是由徐成安;井俊;方偉燁;歐陽曉勇設計研發完成,并于2024-08-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法,解決了再生偽碼測距與高階調制遙測信號同時傳輸系統中的載波同步速度慢、環路濾波器系數設計困難等技術問題。本發明的系統中通過擴展卡爾曼濾波器載波同步算法實現較大頻率偏移的載波同步,并且通過同步鎖定檢測器從而實現從粗到細的EKF載波同步。通過粗同步階段實現快速頻率牽引和細同步階段進行精確頻率跟蹤,保持較低的殘余相位噪聲,從而提高了同步速度和穩定性。本發明具有良好的遙測信號解調性能,適用于具有較大頻率頻移的空間通信領域。
本發明授權一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法在權利要求書中公布了:1.一種基于兩階段EKF的遙測和測距信號融合的載波同步方法,其特征在于,所述方法,是在基于擴展卡爾曼濾波EKF的載波同步算法的基礎上,增加同步鎖定檢測器模塊,用于選擇EKF濾波器的過程噪聲協方差矩陣Qk中的過程噪聲因子qk,從而實現由粗到細的載波同步;具體的,所述載波同步方法包括如下步驟: 步驟S1、將存在多普勒頻率偏移下的遙測與偽碼接收信號rt輸入匹配濾波后得yk,然后送入載波同步環路中,信道為加性高斯白噪聲信道; 步驟S2、確定基于EKF的載波同步算法中的狀態向量和觀測向量,確定狀態向量為 其中為第k個時刻相位;ωk為第k個時刻相位偏差;將接收信號通過匹配濾波后的信號作為觀測向量;接收信號的同相和正交分量與是觀測向量yk的元素; 步驟S3、給基于EKF的載波同步算法設置狀態變量和初始噪聲的誤差協方差的初值和P0|0,EKF的初始模式為粗同步模式,選擇其粗同步模式下的過程噪聲因子qk;基于判決的EKF載波同步算法進行迭代估計,其中迭代過程包括步驟S4,步驟S5,步驟S6; 步驟S4、基于EKF的載波同步算法的第一個過程為預測過程,根據過程噪聲協方差矩陣Qk,前一時刻的狀態向量和更新誤差協方差Pk-1|k-1,利用狀態方程來估計預測當前時刻k的狀態向量以及預測誤差協方差Pk|k-1; 步驟S5、基于判決的EKF載波同步算法校正計算階段,根據硬判決檢測器模塊得到判決符號作為發送符號,并計算雅可比矩陣Hk和預測的觀測值 步驟S6、基于EKF的載波同步算法的第二個過程為測量更新過程,根據預測誤差協方差Pk|k-1、雅可比矩陣Hk、測量噪聲協方差矩陣Rk計算得出卡爾曼增益系數矩陣Kk,最后根據預測當前時刻k的狀態向量觀測殘留值以及卡爾曼增益系數矩陣Kk來計算更新狀態向量和更新誤差協方差Pk|k,到此完成一次迭代; 步驟S7、將步驟S6中EKF迭代估計出的第k時刻狀態向量中的進行載波再生得到從而對匹配濾波后的信號yk進行相位校正,并得到硬判決檢測器模塊的輸入信號為y'k,經硬判決檢測器模塊得到判決符號返回步驟S4; 步驟S8、同步鎖定檢測器模塊包括距離鑒別器和滑動平均濾波器,距離鑒別器通過檢測相位校正符號y'k與硬判決檢測器模塊輸出之間的距離是否小于閾值σth1判定輸出誤差ok為1還是0;滑動平均濾波器則采用長度為NLd的滑動窗口對距離鑒別器的輸出誤差ok進行平均濾波得出通過將與閾值σth2進行比較,從而得出當前所處同步階段下的預設過程噪聲因子qk。
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