[發(fā)明專利]一種基于壓縮感知算法的多徑參數(shù)估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811422470.1
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109738916A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅瑞丹;徐穎;袁洪;袁杰;史雨薇;唐陽陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G01S19/22
• 分類號: G01S19/22
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

本發(fā)明公開了一種基于壓縮感知算法的多徑參數(shù)估計方法。使用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)較高的參數(shù)估計精度，且算法收斂快、性能穩(wěn)定。本發(fā)明利用多徑信號在時間軸上的稀疏特性，基于壓縮感知算法，對多徑參數(shù)進行估計，有效克服傳統(tǒng)最小二乘估計方法的無偏性局限，明顯改善對病態(tài)數(shù)據(jù)的擬合效果，具備較高的數(shù)字穩(wěn)定性，相比傳統(tǒng)最大似然估計方法的噪聲敏感性缺陷，采用的壓縮感知方法能夠有效抑制噪聲影響，穩(wěn)定數(shù)字估計，故能實現(xiàn)較高的參數(shù)估計精度，且算法收斂快、性能穩(wěn)定，克服了信號域多徑信號參數(shù)估計技術(shù)對多路模型的多徑信號分離/消除效能不高的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，涉及衛(wèi)星/偽衛(wèi)星導(dǎo)航信號測距技術(shù)，具體涉及一種基于壓縮感知算法的多徑信號參數(shù)估計方法。

背景技術(shù)

多徑誤差作為目前衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)及其增強系統(tǒng)的主要誤差來源，嚴(yán)重影響接收機偽距測量準(zhǔn)確度，是高精度定位亟待解決的技術(shù)難題。

多徑抑制手段，在終端設(shè)計層面，體現(xiàn)于天線設(shè)計、信號域基帶算法設(shè)計、測量域數(shù)據(jù)處理等三大階段。其中，天線設(shè)計只能有效處理地面所反射的多徑信號，而對來自天線上方的多徑信號意義不大；測量域數(shù)據(jù)處理需基于長時觀測，利用多徑信號在時間和空間上的弱相關(guān)特性予以處理，不適用實時處理；信號域基帶算法設(shè)計基于信號相關(guān)函數(shù)特性檢測多徑信號，既保證鎖定各形態(tài)多徑信號又兼顧實時性需求。

信號域基帶算法設(shè)計主要分為碼相關(guān)參考波形(CCRW)和多徑估計技術(shù)。碼相關(guān)參考波形，諸如：窄相關(guān)、Double-Delta、Strobe、HRC技術(shù)等，均基于無限帶寬假設(shè)前提設(shè)計抗多徑算法，其性能在有限帶寬的現(xiàn)實應(yīng)用條件下，難以充分發(fā)揮性能優(yōu)勢；多徑估計技術(shù)，最具代表的多徑延遲鎖定環(huán)(MEDLL)和多徑消除技術(shù)(MMT)，基于多徑信號模型假設(shè)，以最大似然估計為準(zhǔn)則檢測估計多徑信號參數(shù)，以分離單/多路強多徑信號，效能優(yōu)勢明顯，但算法復(fù)雜度和硬件資源占用，會隨多徑信號路徑數(shù)目的增加而急劇上升，故一般應(yīng)用于單路徑強多徑信號的檢測和抑制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于壓縮感知算法的多徑參數(shù)估計方法，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的參數(shù)估計精度，且算法收斂快、性能穩(wěn)定。

本發(fā)明的基于壓縮感知算法的多徑參數(shù)估計方法，包括如下步驟：

步驟1，基于偽隨機碼多相關(guān)器對接收到的導(dǎo)航信號自相關(guān)函數(shù)進行采樣；根據(jù)多相關(guān)器采樣點的自相關(guān)函數(shù)幅值，構(gòu)建多徑分量稀疏基矩陣方程；其中，多相關(guān)器的數(shù)量由信道傳播情況確定；

步驟2，對步驟1構(gòu)建的稀疏基矩陣方程進行求解，獲得多徑信號幅值估計值；

步驟3，對步驟2獲得的多徑信號幅值估計值進行判斷，確定多徑信號的有無及位置、幅值；

其中，

A)若多徑信號幅值則判定在對應(yīng)的樣值估計點β_m處無多徑信號；m＝1,2，……，M，M為多相關(guān)器的個數(shù)；

B)若且及則判定在樣值估計點β_m處存在多徑信號，該多徑信號幅值為

C)若且及都接近于0(即小于或等于10^-2量級)，則判定在樣值估計點β_m與β_m+1之間，存在一條多徑信號；該多徑信號的位置及幅值由β_m與β_m+1樣值點的位置、幅值線性擬合確定；

D)若連續(xù)多個均大于0，且其余的多徑信號幅值均小于0，則降低當(dāng)前多相關(guān)器樣值點采樣周期，重復(fù)步驟1～4，直至獲得多徑信號的位置及幅值。

進一步的，所述步驟2包括如下子步驟：