[实用新型]一种全球定位系统GPS接收机的抗多径电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及全球定位系统GPS接收机领域，特别涉及全球定位系统GPS接收机的抗多径电路。

背景技术

GPS是用来对用户所处的纬度、经度、高度以及时间等位置信息进行精确定位的系统。它最早是由美国研制开发，并且现在已经广泛的应用于军事、民用和商业领域，和同类定位系统相比，它具有精度高、灵敏度高、成本低等优势，并且由于GPS系统是全球无差别发送信号，它只需卫星发射信号，而不需接收机提供信息，避免了双向通讯，因此可以同时有无数个接收机进行信号接收。

典型的接收机接收一组复合信号，复合信号由卫星发射信号和噪声等干扰信号组成。首先将复合信号输入至一个下变频器，下变频器用于对输入的复合信号进行放大和滤波，并将复合信号与本地产生的载波参考信号混频，结果为一个复合中频信号。然后将这个复合中频信号与本地码进行相关运算，并且判断本地码是否与卫星信号完全同步，若同步，则可获得这颗卫星发送的全部数据。

多径信号的数量及其相对于有用信号的时延和射频相位偏移，均为卫星与用户天线间几何结构的函数，并与接收机天线周围的障碍物有关。因为多径信号通常比有用信号传输的距离更长，所以相对于有用信号它们总是具有时延，并且在折射过程中会损失一部分功率。如果多径信号的时延相对于有用信号超出了一个码片的时间，只要锁相环锁定了有用信号，它将与本地码互不相关，不会影响伪随机码的测距精度。

但是如果多径时延相对准确的信号时间上没有超出一个码片，在早-迟鉴相器中，通过本地码和接收信号而算出的相对补偿时间就会存在偏差。对于C/A码接收机，这是一个重要问题，因为C/A码的码片时长为1微秒，码片时间反映在距离上的误差可达300米，即使C/A码由多径干扰引起的误差只有很小的数值，其后果也会非常严重。因而多径干扰是GPS接收机设计中面临的最为棘手的问题。

典型的用于减弱多径效应的方法包括：(1)仔细的选择站点位置，改进用户天线增益模式的设计，减小天线对于低仰角信号的增益，以消除接收机周围障碍物折射的多径信号；(2)通过接收机处理较小的多径衰落。大接地天线和扼流圈天线在过去获得了一定的成功，但是在L波段上扼流圈天线的直径很大，在安装时也并不总是使用大接地天线。通过接收机处理减小多径影响可以使用两种不同的方式：(a)缩小早-迟鉴相器的间隔；(b)估计随多径失真而变化的相关函数的参数，这些值得注意的参数来源于对自相关峰形状的估计，其中包含了有用信号的时间和相位的偏移。尽管与间隔为一个码片的早-迟鉴相器相比，方法(a)的多径误差更小，但与有用信号相比，当多径时延达到一个码片长度时，多径误差仍为非零值。方法(b)的缺点是其硬件实现的复杂度和费用较高，而且当数据计算收敛于正确解之前时可能会出现大量的误差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全球定位系统GPS接收机的抗多径电路，能够减小多径失真引起的伪距误差。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案包括：依次串连的信号分离器(1)、W1鉴相器(2)、角旋转器(3)、求和电路(4)、捕获/跟踪调整器(5)、载波和码振荡器(6)和码生成器(7)，所述载波和码振荡器(6)的另一输出端与角旋转器(3)的另一输入端相连，所述码生成器(7)的输出端与W1鉴相器(2)的另一输入端相连，所述求和电路(4)的输出信号即为消除了多径效应的GPS信号。

所述W1鉴相器的门宽可动态调整。

在本实用新型中，两个相邻码交界处的W1鉴相器波形持续时间被称为门宽，用几分之几码片来度量。本实用新型利用W1鉴相器对两个相邻的本地码交界处进行采样，该波形由一系列非零的采样数值组成。在W1鉴相器中，该波形的采样值只用于在当前码元与前一码元之间存在跳转时与输入的接收码相乘。