[發明專利]非直達徑衛星導航信號識別方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202010724432.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111856526B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 戴振東;王玉澤;文飛;劉佩林;應忍冬;劉強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種非直達徑衛星導航信號識別方法，其特征在于，包括：

步驟S1：樣本數據處理單元(111)接收采集得到的樣本數據，記為采集信號數據，依據偽距殘差值以及多普勒誤差絕對值對于樣本數據中的LOS和NLOS信號進行判定，獲得多徑類別判定結果；

步驟S2：在每一個歷元時刻，初始化單元(112)負責接收待檢測衛星導航信號，獲得初始化單元(112)的輸入信號參數，包括各個衛星信號的偽距、積分多普勒和載噪比參數信息，其均可在信號的跟蹤環路中測量得到；

步驟S3：粗檢測單元(113)依據初始化單元(112)的輸入信號參數初步檢測出可信度較高的LOS信號；

步驟S4：上述判別出的LOS信號輸入位置解算單元(114)中，利用LOS信號實現卡爾曼濾波定位解算，輸出定位結果；

步驟S5：精檢測單元(115)利用位置解算單元(114)輸出的定位結果可以計算得到各顆衛星的偽距殘差值，并利用樣本數據處理單元(111)輸出的采集信號數據和多徑類別判定結果，計算LOS信號以及NLOS信號的先驗概率并擬合出LOS信號和NLOS信號的偽距殘差的概率密度分布，并定義決策因子，對LOS和NLOS信號進行判別；

步驟S6：如果精檢測單元(115)結果中挑選出了LOS信號，則將該信號輸入位置解算單元(114)再次進行定位解算，迭代該過程直到無法挑選出LOS信號，則將當前得到的信號分類結果以及定位結果作為最終的結果進行輸出；

所述步驟S1：

所述采集得到的樣本數據：

指通過衛星信號接收設備在各種直達徑以及非直達徑場景之下采集得到的長時間衛星信號數據；

所述依據偽距殘差值以及多普勒誤差絕對值對于樣本數據中的LOS和NLOS信號進行判定：

根據定位結果(x_r，y_r，z_r)、衛星位置(x^s，y^s，z^s)以及偽距Pr計算偽距殘差Δρ，方法如下：

其中ε_p為各項可探測的偽距測量誤差；

通過多普勒實際測量值f_d減去標稱值得到多普勒頻率誤差Δf_d，計算如下：

其中ε_p為各類公共誤差和本地鐘漂；

的計算方法如下：

其中(v_x，v_y，v_z)為標定設備得到的速度值，為衛星速度值，(I_x，I_y，I_z)為接收天線指向衛星的單位方向向量；

對于樣本數據中的LOS和NLOS信號進行判定方法如下：

(1)偽距殘差值大于15米；

(2)偽距殘差值介于10米至15米之間，且多普勒頻率誤差絕對值大于10Hz；

(3)偽距殘差值介于5米至10米之間，且多普勒頻率誤差絕對值大于20Hz；

滿足以上三個判斷條件的任意一條，則判定當前信號為NLOS信號，否則判定為LOS信號；

所述步驟S3：

根據樣本輸入信號計算相應的閾值；

選取信號載噪比衰減和偽距載波差變化率均小于閾值的信號作為可信度較高的LOS信號；

所述步驟S3：

首先需根據信號參數信息計算信號強度衰減以及偽距載波差變化率，然后根據樣本數據處理單元(111)輸入的標記樣本值中NLOS的分布概率確定信號強度衰減閾值Att_thres及偽距載波差變化率閾值其計算方式如下：

Att_thres～P(|Att_NLOS≤Att_thres|)＝P_thres

其中，Att_NLOS和為NLOS信號的所有載噪比衰減和偽距載波差變化率樣本集，P(|Att_NLOS≤Att_thres|)為Att_NLOS樣本集中的NLOS信號的載噪比衰減小于閾值Att_thres的概率，為樣本集中的NLOS信號的偽距載波差變化率小于閾值的概率，P_thres為預先設定的比例概率值；

可信度較高的LOS信號的判別方式如下：

|Att|≤Att_thr

其中，Att為待判別信號的載噪比衰減，為待判別信號的偽距載波差變化率；

所述步驟S5：

通過樣本數據處理單元(111)輸出的采集信號數據和多徑類別判定結果，分別對于LOS信號和NLOS信號偽距殘差的概率密度分布進行擬合，其中LOS信號滿足零均值高斯分布而NLOS信號滿足一類特定分布，分別表示為

其中

通過樣本數據處理單元(111)的輸出，計算NLOS信號和LOS信號占總樣本的比例P_N和P_L，從LOS信號轉換為NLOS信號的概率P_L，N，從NLOS信號轉換為LOS信號的概率P_N，L，以及NLOS及LOS信號狀態不變的概率P_N，N和P_L，L，先驗概率可以表示如下：

根據位置解算單元(114)輸出的定位結果，計算偽距殘差，計算偽距殘差的方法與樣本數據處理單元(111)中一致；

根據偽距殘差的概率密度以及先驗概率計算得到決策因子，表示為

LOS和NLOS信號的判別方式如下：