[發(fā)明專利]適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤環(huán)和碼跟蹤方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410335202.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN104076370A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林濤;郭文飛;嚴(yán)昆侖;牛小驥;章紅平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/24
• 分類號(hào): G01S19/24
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤環(huán)和跟蹤方法。

背景技術(shù)

GNSS系統(tǒng)中，多徑是由衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)物體反射或散射后進(jìn)入接收機(jī)引起的，城市峽谷和室內(nèi)等環(huán)境下進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)跟蹤的關(guān)鍵問題之一就是多路徑信號(hào)抑制。此種環(huán)境下的信號(hào)可能只包含非視距傳播的反射或散射信號(hào)或者是非視距傳播和視距傳播的直射信號(hào)的混合信號(hào)。傳統(tǒng)的碼跟蹤環(huán)路采用碼相關(guān)參考波形(CCRW)技術(shù)(例如窄相關(guān)技術(shù))，來進(jìn)行多路徑信號(hào)抑制，這種方法尤其適用于高精度定位等，其思想是通過改變本地復(fù)現(xiàn)碼波形以期獲得更理想的鑒相函數(shù)，從而抑制多路徑信號(hào)。CCRW技術(shù)具有相似的短延時(shí)多路徑信號(hào)抑制性能，其中，窄相關(guān)的長延時(shí)多路徑信號(hào)抑制性能最差，而噪聲性能更好(相比于其他幾種方法有2.4-7.8dB的優(yōu)勢)，因此得到了廣泛應(yīng)用。為了達(dá)到更好的短延時(shí)多路徑抑制性能，生成的本地偽碼寬度和相關(guān)器間距需要調(diào)整得很小(小于0.1碼片)。雖然更窄的偽碼寬度和相關(guān)器間距能夠獲得更好的降噪性能，但更窄的偽碼寬度會(huì)降低城市峽谷等環(huán)境下的碼跟蹤穩(wěn)定性。

跟蹤多徑信號(hào)的準(zhǔn)則是跟蹤最先到達(dá)的信號(hào)而不管這個(gè)信號(hào)是視距傳播信號(hào)還是非視距傳播信號(hào)。CCRW技術(shù)可以抑制當(dāng)前跟蹤信號(hào)中的多路徑干擾，但是在城市峽谷環(huán)境中最先到達(dá)的信號(hào)可能存在快變的情況，尤其是當(dāng)此信號(hào)是非視距傳播信號(hào)，因?yàn)閺?fù)雜的城市環(huán)境導(dǎo)致反射或散射信號(hào)有可能經(jīng)過任意建筑物后進(jìn)入接收機(jī)，因此非視距傳播信號(hào)和接收機(jī)周圍環(huán)境密切相關(guān)。現(xiàn)有解決接收信號(hào)快變的一種方法是開環(huán)跟蹤，因?yàn)殚_環(huán)跟蹤能夠快速調(diào)整跟蹤參數(shù)。但開環(huán)跟蹤的缺點(diǎn)是無法利用衛(wèi)星間相關(guān)性進(jìn)行輔助跟蹤，并且相比傳統(tǒng)的閉環(huán)跟蹤，開環(huán)跟蹤的觀測量噪聲更大。解決接收信號(hào)快變的另一種方法是矢量跟蹤環(huán)路，與標(biāo)量跟蹤法不同，矢量跟蹤環(huán)路會(huì)利用衛(wèi)星間相關(guān)性，從而利用其它衛(wèi)星的跟蹤結(jié)果進(jìn)行輔助跟蹤。但是矢量結(jié)構(gòu)接收機(jī)中由于真實(shí)碼相位包含電離層等誤差，導(dǎo)致通過定位解算估計(jì)的碼相位和真實(shí)碼相位存在差異，因此窄相關(guān)技術(shù)不適用于矢量跟蹤環(huán)路。

多路徑信號(hào)跟蹤的分辨率也是城市環(huán)境應(yīng)用的關(guān)鍵因素。無線通信中信道可被建模成包含一系列隨機(jī)相位和隨機(jī)幅度的多路徑信號(hào)成分。傳統(tǒng)的碼跟蹤方法采用相關(guān)法，這種方法在多路徑信號(hào)延時(shí)大于碼環(huán)帶寬的倒數(shù)時(shí)能夠有效工作，但城市環(huán)境的應(yīng)用中這種條件無法滿足，因此傳統(tǒng)碼跟蹤環(huán)路對(duì)多路徑信號(hào)的處理分辨率有限。高分辨率的多路徑抑制方法是一類采用特征空間分解的方法來確認(rèn)不同延時(shí)的多路徑信號(hào)成分的高效率方法。MUSIC(Multiple?Signal?Classification，多重信號(hào)分類)算法屬于這類高分辨率算法，在帶寬和傳統(tǒng)方法相同的情況下，MUSIC算法能夠更高效率的分辨短延時(shí)的多路徑信號(hào)成分。這種算法估計(jì)最早到達(dá)的信號(hào)成分采用的是直接估計(jì)最短延時(shí)的信號(hào)成分的到達(dá)時(shí)間，而不是通過尋找相關(guān)值峰值的方法。但MUSIC算法也存在計(jì)算復(fù)雜、在低信噪比環(huán)境下只能提供有偏估計(jì)等不足。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述各種方法存在的問題，本發(fā)明結(jié)合窄相關(guān)(CCRWA)、參考波形相關(guān)(CCRWB)和MUSIC算法的不同優(yōu)勢，提出了一種適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤環(huán)和碼跟蹤方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一、適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤環(huán)，包括依次相連的碼跟蹤環(huán)、碼數(shù)字振蕩器、本地碼發(fā)生器、PVT解算單元，所述的碼跟蹤環(huán)為并聯(lián)碼跟蹤環(huán)，由基于CCRW的碼跟蹤環(huán)和基于MUSIC的碼跟蹤環(huán)并聯(lián)構(gòu)成。

上述基于CCRW的碼跟蹤環(huán)為基于CCRWA的碼跟蹤環(huán)或基于CCRWB的碼跟蹤環(huán)。

上述基于CCRW的碼跟蹤環(huán)由基于CCRWA的碼跟蹤環(huán)和基于CCRWB的碼跟蹤環(huán)并聯(lián)構(gòu)成。

二、一種適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤方法，包括：

衛(wèi)星信號(hào)與本地信號(hào)的相關(guān)器的輸出信號(hào)同時(shí)進(jìn)入并聯(lián)碼跟蹤環(huán)中各碼跟蹤環(huán)，各碼跟蹤環(huán)獨(dú)立跟蹤輸入信號(hào)的碼動(dòng)態(tài)，獲得碼多普勒估計(jì)值；碼數(shù)字振蕩器根據(jù)各碼多普勒估計(jì)值之和控制本地碼發(fā)生器。

三、另一種適用于多路徑信號(hào)的碼跟蹤方法，包括：

衛(wèi)星信號(hào)與本地信號(hào)的相關(guān)器的輸出信號(hào)同時(shí)進(jìn)入并聯(lián)碼跟蹤環(huán)中各碼跟蹤環(huán)，各碼跟蹤環(huán)獨(dú)立跟蹤輸入信號(hào)的碼動(dòng)態(tài)，獲得碼多普勒估計(jì)值；碼數(shù)字振蕩器根據(jù)各碼跟蹤環(huán)獲得的碼多普勒估計(jì)值以及PVT解算單元獲得的多普勒估計(jì)值之和控制本地碼發(fā)生器。