阅读说明：本技术 一种罗兰c信号生成方法、装置、设备和存储介质 (Rowland C signal generation method, device, equipment and storage medium ) 是由 李婉清 李实锋 欧阳明俊 陈正坤 李俊志 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种罗兰C信号生成方法、装置、设备和存储介质,方法包括：获取标准罗兰C信号；通过预设的衰减函数加快所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间,得到目标罗兰C信号。通过衰减函数加速标准罗兰C信号的波形后沿下降,减小信号间的交叉干扰；缩短波形后沿的持续时间,又保证原信号频谱特性被最大化保持。空余的时间可用于增加传输信号、增加传输数据量。(The application provides a method, a device, equipment and a storage medium for generating a Rowland C signal, wherein the method comprises the following steps: acquiring a standard Rowland C signal; and accelerating the falling speed of the waveform back edge of the standard Roland C signal and shortening the duration time of the waveform back edge of the standard Roland C signal through a preset attenuation function to obtain a target Roland C signal. Accelerating the waveform back edge decline of the standard Rowland C signal through an attenuation function, and reducing the cross interference among the signals; the duration of the waveform trailing edge is shortened, and the original signal spectrum characteristic is guaranteed to be maintained to the maximum extent. The free time can be used to increase the transmission signal and increase the amount of data to be transmitted.)

一种罗兰C信号生成方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种罗兰C信号生成方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

陆基远程导航系统与卫星导航系统在工作体制、工作频率以及信号强度等方面具有互补性，是全球卫星导航系统的有效备份。罗兰系统始建于1958年，目前是典型的提供区域覆盖的陆基远程无线电导航系统，具有频率低，功耗高等特点。罗兰系统适应于全球定位系统发展，不断改进并且具备数据播发功能。比如辅助星基增强系统进行全球定位系统的差分修正量传输等工作。

然而，罗兰系统的传输功能虽不断改进，但其数据传输速率并未相应增长。罗兰系统现有的罗兰C信号生成方法所产生的罗兰C信号易受其它信号的交叉干扰，且数据传输量不足。因此，亟需探寻新的罗兰C信号生成方法，以实现罗兰系统更有效、更可靠的通信数据传输。

发明内容

本申请的主要目的在于提出一种新的罗兰C信号生成方法，解决现有罗兰C信号数据传输效率低且易受干扰等技术问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种罗兰C信号生成方法，包括以下步骤：

S1、获取标准罗兰C信号。

S2、通过预设的衰减函数加快所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到目标罗兰C信号。

可选地，所述步骤S2包含以下步骤：

S21、确定所述标准罗兰C信号的波形后沿的起始时刻。

S22、从所述起始时刻开始，将所述标准罗兰C信号和所述衰减函数相乘，得到所述目标罗兰C信号。

可选地，在所述步骤S1与所述步骤S2之间，所述方法还包含以下步骤：

S01、从预设的参数集合中调取第一参数。所述第一参数为所述参数集合中的任一参数。

S02、将所述第一参数设定为初始衰减函数的衰减参数，得到第一候选衰减函数。

S03、通过所述第一候选衰减函数加快所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到第一候选罗兰C信号。

S04、采用帕塞瓦尔算法计算所述标准罗兰C信号的能量以及所述第一候选罗兰C信号的能量。

S05、计算所述标准罗兰C信号以及所述第一候选罗兰C信号在工作带宽下信号的能量集中率。

S06、计算所述第一候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值，并计算所述第一候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值；最终得到所有的候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值，以及所有的候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值。

S07、利用所有的候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值以及所有的候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值，从所述衰减参数集合中确定目标参数。

S08、将所述目标参数设定为所述初始衰减函数的衰减参数，得的所述衰减函数。

可选地，所述目标罗兰C信号的表达式为：

其中，S表示所述目标罗兰C信号；A为与峰值电流有关的常数；t为时间；τ为包周差；ω₀为载波频率；p_c(m)为相位编码，取值为0或π；d(t)为所述衰减函数。

可选地，所述衰减函数的表达式为：

其中，c为所述衰减函数的曲线峰值，取值为1；u为位置参数，取值为65；σ为所述衰减函数的衰减参数。

可选地，所述衰减函数的表达式为：

其中，n为所述衰减函数的衰减参数。

可选地，所述衰减函数的表达式为：

其中，a为所述衰减函数的衰减参数。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种罗兰C信号生成装置，包括：

获取模块，用于获取标准罗兰C信号。

处理模块，用于通过预设的衰减函数加快所述获取模块所获取的所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到目标罗兰C信号。

可选地，所述处理模块具体用于确定所述标准罗兰C信号的波形后沿的起始时刻；从所述起始时刻开始，将所述标准罗兰C信号和所述衰减函数相乘，得到所述目标罗兰C信号。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种计算机设备，包括输入输出单元、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述的罗兰C信号生成方法中的步骤。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述的罗兰C信号生成方法中的步骤。

本申请的有益效果：通过衰减函数加速标准罗兰C信号的波形后沿下降，减小信号间的交叉干扰；缩短波形后沿的持续时间，又保证原信号频谱特性被最大化保持。空余的时间可用于增加传输信号、增加传输数据量。

附图说明

图1为本申请实施例中罗兰C信号生成方法的流程示意图。

图2为本申请实施例中罗兰C信号生成方法的一种实施例的仿真性能示意图。

图3为本申请实施例中罗兰C信号生成装置的结构示意图。

图4为本申请实施例中计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可以包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、程序、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、程序、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

图1为本申请一些实施方式中一种罗兰C信号生成方法的流程图，该罗兰C信号生成方法由罗兰C信号生成设备执行，罗兰C信号生成设备可以是电脑等智能设备，如图1所示，可以包括以下步骤S1-S2：

S1、获取标准罗兰C信号。

所述标准罗兰C信号为Chayka波形，载波中心频率为100kHz，其表达式严格定义为：

其中，S₀表示所述标准罗兰C信号；A为与峰值电流有关的常数；t为时间，单位μs，一般取值为0；τ为包周差；65为脉冲包络的上升时间；ω₀为载波频率，取值为0.2πrad/μs；p_c(m)为相位编码，取值为0或π。

所述标准罗兰C信号的时域波形持续时间约为260μs，其信号能量也集中在该时段中。

S2、通过预设的衰减函数加快所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到目标罗兰C信号。

一些实施方式中，步骤S2包括以下步骤S21-S22：

S21、确定所述标准罗兰C信号的波形后沿的起始时刻。

所述标准罗兰C信号的波形后沿的起始时刻即为表达式(1)中τ+65μs时刻。

S22、从所述起始时刻开始，将所述标准罗兰C信号和所述衰减函数相乘，得到所述目标罗兰C信号。

所述目标罗兰C信号的表达式为：

其中，S表示所述目标罗兰C信号；d(t)为所述衰减函数，仅作用于所述目标罗兰C信号65μs以后的波形上。

所述目标罗兰C信号前65μs的波形与所述标准罗兰C信号的波形相同，利用衰减函数对所述标准罗兰C信号的65μs后的波形进行重新定义，加速标准罗兰C信号波形后沿的下降，最终得到目标罗兰C信号。

一些实施方式中，所述衰减函数的表达式为：

其中，c为所述衰减函数的曲线峰值；u为位置参数，取值为65；σ为衰减参数(或称尺度参数)，取值可从35-250之间选取。若衰减参数σ太小，虽然大幅缩短脉冲波形持续时间，波形后沿衰减过于剧烈，将影响信号的频谱特性；若衰减参数σ太大，则无法满足波形优化的要求。

一些实施方式中，所述衰减函数的表达式为：

其中，n表示所述衰减函数的衰减参数。n取值在60～200之间。衰减参数n越大，越接近标准信号波形，衰减参数n越小，则目标罗兰C信号的持续时间越短，波形后沿越陡峭。

一些实施方式中，所述衰减函数的表达式为：

其中，a为所述衰减函数的衰减参数，表示时间轴方向脉冲持续时间的长度。信号幅度在t＝a之后的取值应全部置0，以避免衰减函数对波形后沿实现反向增长。故衰减参数a取值应介于66～260之间。与其它衰减函数的衰减参数变化规律一致，衰减参数a取值越小，波形持续时间越短，反之亦然。

罗兰系统的无线电信号工作频率在90～110kHz，为避免与其它无线电系统产生干扰，信号能量主要集中在该频段内，且信号集中率高达99％。标准罗兰C信号频谱的3dB带宽约为0.5kHz，信号频谱衰减20dB的带宽约为90～110kHz。

为实现目标罗兰C信号的安全防护，目标罗兰C信号的能量也需要集中在工作频段内，本申请采用信号能量集中率评估衰减函数在各预设的衰减参数下对罗兰C信号性能的影响，从而从各预设的衰减参数中确定最优的衰减参数。

一些实施方式中，在步骤S1与步骤S2之间，本申请还包括以下步骤S01-S08：

S01、从预设的参数集合中调取第一参数。

所述第一参数为所述参数集合中的任一参数。参数集合中的元素从衰减函数的衰减参数区间内取值。以表达式(3)的衰减函数为例，以Δσ＝5为步长，从衰减参数区间[35，250]获取若干参数，得的所述参数集合。

S02、将所述第一参数设定为初始衰减函数的衰减参数，得到第一候选衰减函数。

从参数集合中选取任一参数，将该参数设置为初始衰减函数的衰减参数。

S03、通过所述第一候选衰减函数加快所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到第一候选罗兰C信号。

利用所述第一候选衰减函数对所述标准罗兰C信号65μs后的波形后沿的下降，得到第一候选罗兰C信号。

S04、采用帕塞瓦尔算法分别计算所述标准罗兰C信号的能量和所述第一候选罗兰C信号的能量。

具体地，帕塞瓦尔算法的表达式为：

由于第一候选衰减函数将标准罗兰C信号的波形缩短，导致所得到的第一候选罗兰C信号的频谱特性将发生相应变化。

S05、计算所述标准罗兰C信号以及所述第一候选罗兰C信号在工作带宽下信号的能量集中率。

由于罗兰系统工作频率介于90～110kHz之间，为避免与其它无线电信号产生干扰，罗兰C信号的能量主要集中在该频段。为形成对称分析，本申请选取信号在频段0～200kHz的频谱幅值平方和作为信号能量集中率的分母，对候选罗兰C信号的频谱幅值进行比较。为方便起见，将90～110kHz频谱幅值的平方和与0～200kHz频谱幅值平方和分别定义为E_w与E_A，并且把两者比值作为能量集中率的参考指标，能量集中率的具体定义为：

S06、计算所述第一候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值，并计算所述第一候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值；最终得到所有的候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值，以及所有的候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值。

以表达式(3)的衰减函数为例，本申请以Δσ＝5为步长，计算区间[35，250]衰减参数下信号能量E_A与信号能量集中率η两大参考指标。本申请采用差值衡量各候选罗兰C信号与标准罗兰C信号之间的差异。

S07、利用所有的候选罗兰C信号的能量集合率与所述标准罗兰C信号的能量集合率的差值以及所有的候选罗兰C信号的能量与所述标准罗兰C信号的能量的差值，从所述衰减参数集合中确定目标参数。

图2(a)、(b)的横轴统一表示为表达式(3)所示的衰减函数的衰减参数σ，区间为[35，250]。图2(a)的纵轴Δη表示候选罗兰C信号的能量集中率与标准罗兰C信号的能量集中率的差值。图2(b)的纵轴ΔE_A表示候选罗兰C信号的能量与标准罗兰C信号的能量的差值。

对于图2(a)，σ由35变化到50间，候选罗兰C信号的能量集中率快速增长，缩短与标准罗兰C信号的能量的差值；且在σ＝50之后增长不够明显，直到σ＝250非常接近原标准罗兰C信号的数值。但是当σ＝250时，衰减函数的衰减效果非常小。对于图2(b)，随着衰减参数σ增大，信号能量增长变缓。

考虑到衰减参数σ越小衰减效果越明显，且随着衰减参数σ的增加，两个信号能量指标增长不明显。故可确定表达式(3)所示的衰减函数的衰减参数取值50～60最为合适，即依据两个差值，确定目标参数为50～60的任一数值。下表1详细列出不同衰减参数下所得到的罗兰C信号的能量与能量集中率的计算结果(仅取部分参数)。

表1

S08、将所述目标参数设定为所述初始衰减函数的衰减参数，得的所述衰减函数。

所述目标参数为所述衰减函数优化后的衰减参数，利用所述衰减函数得到的目标罗兰C信号，可满足脉冲波形持续时间缩短、保持原有信号的频谱特性两大要求。

同理，可以分别获取上述表达式(4)或(5)所示的衰减函数的目标参数，从而得到表达式(4)或(5)所示的衰减函数的最优衰减参数。然后，比较三类衰减函数所得到的目标罗兰C信号的优劣。综合上述性能评价指标横向对比三类衰减函数的衰减效果，从而确定最优衰减函数。

上述实施例中，通过衰减函数加速标准罗兰C信号的波形后沿下降，减小信号间的交叉干扰，并且缩短波形后沿的持续时间，很大程度保证原有信号的频域特性。空余的信号时间内可用于增加其它信号，增加传输数据量，提高罗兰系统的性能。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种罗兰C信号生成装置。本申请实施例中的装置能够实现对应于上述图1所对应的实施例中所执行的罗兰C信号生成的方法的步骤。该装置实现的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块，所述模块可以是软件和/或硬件。如图3所示，该装置包括获取模块1和处理模块2。所述处理模块2和获取模块2的功能实现可参考图1所对应的实施例中所执行的操作，此处不作赘述。所述处理模块2可用于控制所述获取模块1的收发操作。

所述获取模块1，用于获取标准罗兰C信号。

所述处理模块2，用于通过预设的衰减函数加快所述获取模块所获取的所述标准罗兰C信号的波形后沿的下降速度以及缩短所述标准罗兰C信号的波形后沿的持续时间，得到目标罗兰C信号。

一些实施方式中，所述处理模块2具体用于确定所述标准罗兰C信号的波形后沿的起始时刻。

一些实施方式中，所述处理模块2具体用于从所述起始时刻开始，将所述标准罗兰C信号和所述衰减函数相乘，得到所述目标罗兰C信号。

上述实施例中，通过衰减函数加速标准罗兰C信号的波形后沿下降，减小信号间的交叉干扰，并且缩短波形后沿的持续时间，很大程度保证原有信号的频域特性。空余的信号时间内可用于增加其它信号，增加传输数据量，提高罗兰系统的性能。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种计算机设备，如图4所示，该计算机设备包括输入输出单元31、处理器32和存储器33，所述存储器33中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器32执行时，使得所述处理器执行上述各实施方式中的所述的罗兰C信号生成方法的步骤。

图3中所示的获取模块1对应的实体设备为图3所示的输入输出单元31，该输入输出单元31能够实现获取模块1部分或全部的功能，或者实现与获取模块1相同或相似的功能。

图3中所示的处理模块2对应的实体设备为图4所示的处理器32，该处理器32能够实现处理模块2部分或全部的功能，或者实现与处理模块2相同或相似的功能。

基于相同的技术构思，本申请还提供了一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述各实施方式中的所述的罗兰C信号生成方法的步骤。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是计算机，服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，这些均属于本申请的保护之内。