[發(fā)明專利]一種抑制多徑的相關(guān)器方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010529901.1
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102023299B
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊軍;莊園;丁榮榮;李超;劉新寧;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/22
• 分類號: G01S19/22;G01S19/21
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GPS系統(tǒng)中的相關(guān)器(correlator)，尤其是一種抑制多徑的相關(guān)器方法， 屬于GPS通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號為將偽碼(C/A碼)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼調(diào)制在載波上所得到的信號。 現(xiàn)代通用的數(shù)字GPS接收機主要由GPS天線、變頻器、基帶信號通道和數(shù)據(jù)輸出等組成， 完成信號的接收、捕獲、跟蹤、解調(diào)和定位解算等功能。基本的工作流程為：GPS天線接 收所有可見GPS衛(wèi)星信號，并將微弱電磁波轉(zhuǎn)化為微弱電流，然后通過前置低噪聲放大 器對GPS信號電流進行放大，接著通過變頻轉(zhuǎn)換將高頻信號下變頻為中頻數(shù)字信號后送 入各個接收的數(shù)字基帶信道進行處理。這個處理過程為：首先捕獲模塊通過對所有不確定 的C/A碼的時延和所有不確定的多普勒頻移完成二維搜索，從而找到可視衛(wèi)星、近似的 C/A碼延遲和多普勒頻移，然后將結(jié)果輸入到跟蹤模塊，而跟蹤模塊主要完成C/A碼、相 位和多普勒頻移的跟蹤，從而獲得這些參數(shù)的精確估計值。采用相位和多普勒頻移的估計 來復(fù)制本地載波頻率與接收到的數(shù)字信號的載波頻率一致，從而去掉載波，得到C/A碼和 導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼，此為載波跟蹤環(huán)路；利用估計的碼延遲通過相關(guān)器的運算來得到超前碼E、 即時碼P和滯后碼L，從而復(fù)制本地C/A碼和接收到的數(shù)字信號中的C/A碼一致，進而 去掉C/A碼，此為碼跟蹤環(huán)路，其和載波跟蹤環(huán)路統(tǒng)稱為跟蹤環(huán)路。然后得到導(dǎo)航數(shù)據(jù)， 導(dǎo)航數(shù)據(jù)中包含了衛(wèi)星的位置以及衛(wèi)星信號的發(fā)射時間，結(jié)合本地時間我們可以得到衛(wèi)星 信號從衛(wèi)星到接收機的傳播時間，乘以光速后得到偽距(這個距離里面有諸如大氣時延、 接收機時鐘誤差以及接收機的測量誤差等等所引起的距離上的偏差，故稱其為偽距。)， 至此我們得到了衛(wèi)星位置和偽距，我們至少要4顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，就可以聯(lián)立解方程組來得 到接收機所在的位置，此為解算過程。

實際的GPS測量中，接收機天線接收的信號包括直接來自衛(wèi)星方向的直達信號和直 達信號經(jīng)過一次或多次在接收天線四周的反射面反射后得到的信號，即多徑信號，多徑信 號和直達信號的傳播路徑不同，因此有不同的幅度、相位和時延，從而導(dǎo)致合成信號的波 形發(fā)生扭曲，從而影響定位精度，產(chǎn)生定位誤差。對多徑抑制方法的研究通常從空域、環(huán) 路和數(shù)據(jù)后處理三個方面進行，空域抑制方法著眼于盡量減少接收機天線對多徑信號的接 收，如調(diào)整天線的擺放位置；環(huán)路抑制方法則是從環(huán)路內(nèi)部的算法上考慮，或者估計出各 個多徑的參數(shù)并將其從合成信號中除去，或者由改進的相關(guān)器設(shè)置和碼環(huán)相關(guān)器來直接獲 得多徑被抑制后的結(jié)果；數(shù)據(jù)后處理方法則是通過一些濾波方法來減少多徑的影響，如卡 爾曼濾波、小波變換等等。它們各有利弊，一個完善的多徑抑制策略往往是考慮設(shè)計目標 后對這些方法的綜合運用。在接收機內(nèi)部環(huán)路的數(shù)字信號處理過程中采取多種措施來抑制 多徑效應(yīng)顯得相當現(xiàn)實和有效。

而跟蹤環(huán)路抑制方法中一種代表性的為Strobe相關(guān)器，這是一種軟件實現(xiàn)方法。它是 一種雙Δ相關(guān)器，它利用兩組早遲碼E₂、E₁、P、L₁、L₂所構(gòu)成的一種相關(guān)器，它可以看成 由一個早遲間隔為d的窄相關(guān)相關(guān)器和一個早遲間隔為2d的較寬相關(guān)器構(gòu)成，由碼環(huán)的 相關(guān)器的輸出結(jié)果，我們可以得到代入Strobe公式： 得到相關(guān)結(jié)果，此即Strobe相關(guān)器。

Strobe相關(guān)器對于長多徑的抑制效果很好，但是在碼相位偏移較小時，誤差依然較大， 即現(xiàn)有的Strobe對于短多徑的抑制效果并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有Strobe相關(guān)器對于遲延小于d的短多徑無能為力的缺點，提出一種抑制多徑 的相關(guān)器方法。這種方法細化對于同相情況下多徑的分類建模，在現(xiàn)有Strobe相關(guān)器的基 礎(chǔ)上增加了一個修正因子，使其在更加廣闊的延遲范圍內(nèi)具有多徑抑制作用。