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专利号: 2020107206439
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法,其特征在于,包括以下步骤;

步骤1,当标准罗兰-C信号进入罗兰-C信号模拟器,对标准罗兰-C信号预处理;

所述预处理分为三部分同时进行:

第一部分,对标准罗兰-C信号进行奇偶相位编码,得到GRI-A和GRI-B两组脉冲组;

第二部分,对标准罗兰-C信号进行电文编码,得到210位电文码;

第三部分,首先对标准罗兰-C信号进行傅里叶变换;

其次,计算地波衰减因子;

最后,在频域内,将傅里叶变换结果和地波衰减因子相乘,随后做信号逆傅里叶变换;

步骤2,基于三态脉冲位移字平衡调制方法,针对步骤1预处理后的罗兰-C信号进行调制,生成一帧完整的信号;

步骤3,根据台站的位置信息,给定接收时间,并计算对应的发射时刻;随后确认经步骤

2处理后罗兰-C信号的发播格式;最后将所有台站信号在时域内混合,得到最终接收台站的实际混合接收信号。

2.根据权利要求1所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法,其特征在于,所述步骤1中电文编码中的电文包括信息码、CRC码和RS码;其中每组电文包含30个GRI,每个GRI携带7-bit信息,按照顺序第1-10个GRI表示数据,第11-30个GRI表示RS奇偶校验,以一个1型电文和四个2型电文为一组进行无间隔连续发送。

3.根据权利要求1所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法,其特征在于,所述步骤1中对标准罗兰-C信号依次进行傅里叶变换、衰减因子计算及信号逆傅里叶变换具体为:首先,对标准罗兰-C信号进行傅里叶变换DFT得到频谱,选取适合频段,设公式(1)为罗兰-C信号时域信号i(t),记作:公式(1)中,参数A表示天线电流峰值幅度的归一化值,单位为安培;参数t表示时间,单位为微秒;参数τd表示包周差,单位为微秒;参数Pc是相位编码,等于0或π;

对罗兰-C信号时域信号i(t)进行离散傅里叶变换后记为I(f),如公式(2):I(f)=DFT[i(t)]                    (2)设发射点的位置为O,观察点的位置为P,地面上动点的位置为Q,当地面参数(如大地电导率和相对介电常数)和地形起伏稳定时,P点的地波衰减因子Wg(P)表示为:公式(3)中,参数r0表示从源点O到观察点P的直线距离;参数r1表示地面上动点Q到源点O的直线距离;参数r2表示地面上动点Q到观察点P之间的直线距离;参数n为地表面外法线方向;参数 表示r2在地表面的法向导数;参数dl为电偶极距;参数k0表示空气的波数;参数j^2=-1;参数Δg表示地面的归一化表面阻抗;参数g表示表面阻抗;参数z为地形高度函数;

复杂路径上,任意接收点的地波场强EZ与地波衰减因子Wg有关,地波场强如公式(7):其中参数Pt表示发射台的辐射功率;

根据衰减因子,复杂传输路径上的二次时延tw为:

其中参数tSF表示信号在海水中传播相对于在空气中传播产生的时延增量;参数tASF表示由复杂地形引入的附加二次时延;参数f表示信号工作频率;

最后通过逆离散傅里叶变换,恢复接收点的时域信号:

Sr(t)=IDFT[Sr(f)]                          (10)。

4.根据权利要求3所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法,其特征在于,所述步骤2中的调制所需参数为:调制量±1μs;调制精度为σ≤30ns,Δ≤15ns。

5.根据权利要求4所述的基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器的信号处理方法,其特征在于,所述步骤3具体为:已知发射台站和观测点的经纬度信息,计算出收、发台站之间的大圆距离,若给定某一接收时刻,考虑时延td,根据收发点间距离可计算出对应的信号发射时刻,如公式(12):ts=tr-tPF-tSF-tASF-td                      (12)公式(11)中,参数ts为信号发射时刻;参数tr为信号接收时刻;参数tPF为信号在空气中传播产生的时延且 参数c为光速,参数ns为空气的折射率且ns=1.000338;

然后以八个脉冲为一个脉冲组、多脉冲组形式进行发射,其中单个脉冲的时间260微秒,脉冲间隔1毫秒;

将步骤2生成的一帧完整的信号,根据台站信号发射时刻,之后依次生成若干帧信号,将所有台站信号生成后,在时域内混叠在一起,得到最终接收台站的实际混合接收信号。