[发明专利]一种GNSS接收系统的抗多径干扰装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航领域，具体涉及一种GNSS接收系统的抗多径干扰装 置及其方法。

背景技术

全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System，简称 GNSS)已经成为全球发展最快的信息产业之一，具有全球性、全天候、连续性 和实时性的特点，可以给用户提供定位、测速和授时等服务。因为GNSS在军 用、民用方面都发挥着至关重要的作用，所以更多的隶属于GNSS系统的子系 统正在被设计、建设和使用。

其中，采用扩频测距码的现代卫星导航系统如全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)、北斗二代、全球轨道卫星导航系统(Global Orbiting Navigation Satellite System，简称GLONASS)等的导航电文以数 据形式对伪随机码和载波进行两次调制，形成无线电波后连续地向地面发射。用 户则通过接收机截获视界内的卫星信号进而求得导航定位信息，系统的通信基础 是扩频通信，此为现代卫星导航系统的简要工作原理。

GNSS接收机工作时不可避免的会受到周围环境及自身的干扰而产生测量 误差，干扰误差严重时接收机将不能正常工作。测量定位中的主要误差来源有卫 星时钟误差、卫星星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、接收机噪声误 差、热噪声和多径误差等。随着GNSS系统现代化程度的提高及接收技术的发 展，许多误差源都可通过差分、经验模型及预测等技术减小或修正，而多径误差 则难以处理，多径干扰引起的误差已成为精密定位的主要误差来源。所以，多径 干扰抑制技术已成为GNSS系统导航定位中的研究热点之一。多径干扰抑制技 术在通信系统中已经得到了深入的研究，但由于常规通信系统中只关注传输数据 的恢复，主要去除对信号幅度衰落的影响，而GNSS系统在传输导航电文数据 的同时还需进行伪距测量，所以多径干扰对GNSS信号的延迟及载波相位的影 响同样需要关注。

GNSS系统采用了直接序列扩频技术，对较大多径延时的多径信号干扰具 有很好的抑制能力。但当多径延时较小时，如小于1个码片时，传统的直序扩频 通信抗多径技术应用于GNSS系统后很难取得满意的性能。这是因为传统的直 序扩频抗多径技术将该类小延时信号看成有用信号的一部分而不进行处理，如 Rake接收技术。因此，该类多径信号仍将使伪距测量与载波相位测量产生较大 的失真。

为了提高GNSS接收机的定位精度，减小多径干扰的影响，国内外研究人 员做了大量的工作。目前，抑制多径干扰主要有以下几类方法：

(1)改进天线设计，采用扼流圈和抑径板抑制天线接收地面反射的多径信 号；

(2)设置天线阵列，通过阵列信号处理和空间分集技术进行多径参数估计；

(3)改进接收机跟踪环路结构及方法，如窄相关技术、多径削减技术、多 径参数估计延迟锁定环及多径参数估计等；

(4)信号后处理方法，如带通有限冲击响应滤波(Finite Impulse Response Filter，简称FIR)、小波滤波(Wavelet Filter，简称WF)、自适应 滤波(Adaptive Filter，简称AF)等。

这些方法中，改进天线设计和设置天线阵列方法，需要改进或增加硬件器 件，实现繁琐，且难以抑制来自天线上方的多径信号；信号后处理方法，计算复 杂度高，多需要引入辅助的参考观测量，降低了多径估计的实时性；现有的改进 跟踪环路方法，硬件实现复杂，对小延迟的多径信号抑制作用有限。

发明内容