[发明专利]卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法

说明书

本发明提供了一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，本发明提出了一种新的用于卫星导航接收机的多径抑制架构：耦合幅度时延锁定环路，该架构利用“涡轮原理”分别追踪视距信号和多径信号，以抑制多重反射的效应。在该结构中，时延锁定环路(DLL)和幅度锁定环路(ALL)是两种基本元素。DLL负责估计和跟踪某一特定波束的码延迟，而ALL负责估计对应的幅度。一对DLL与ALL构成一个“单元”，专门跟踪视距或一束多径信号。CADLL结构中有多组“单元”，可跟踪完整入射信号的不同波束分量。CADLL所具有的这种反馈构架和特殊的工作策略可提高接收机的参数估计精度、抗噪声能力和抑制小尺度多径效应引起的误差的能力。

技术领域

本发明涉及一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法。

背景技术

随着导航和定位应用的日益流行，人们对导航系统性能的要求也越来越高。通过发展新型全球导航卫星系统(GNSS)，包括欧洲伽利略系统(参考文献1)和全球定位系统(GPS，参考文献2)，可提供用户在精度、首次定位时间和完整性等方面都更好的导航信号和服务。

随着GNSS接收机的定位精度的提升，多径效应成为限制性能提升的主要因素之一。我们知道，多径效应是由于视距(LOS)信号被接收机附近的障碍物反射或折射造成的信号多重叠加。多径效应会影响编码和相位同步，而这是任何GNSS接收机做伪距估计的基础，因而对定位精度将产生严重影响。

最近数十年来，人们提出了很多消除或减小多径效应的方法。窄相关器是最早的抑制多径误差的方法(参考文献3)。其后提出的几乎所有方法都能被分为两大类型：天线技术和信号处理技术，其中信号处理技术又可分为两类。

第一类方法是利用多个相关器输出的组合来抵消多径效应。这一类中代表性的技术包括选通与边沿相关器(参考文献4,5)、门控相关器(参考文献6)、高解析度相关器(HRC，参考文献7)等。这类方法的优势在于相对容易实现、较轻的硬件或计算需求和不受多径重复数的限制。然而，这类方法也有很多问题，包括无法消除在一个芯片时延量级的多径干扰，以及3dB的信噪比(SNR)损失。

另一类技术借助于估计干扰波束的时延，然后从入射信号中消去该波束。这类技术包括多径时延估计锁定环路(MEDLL，参考文献8,9)，多径抑制技术(MMT，参考文献10)，视觉相关器(参考文献11)，TurboDLL(参考文献12,13)，Teager–Kaiser(参考文献14)等。这些多径估计方法可提供关于多径信号的具体信息，这在一些应用中非常有用，而且具有消除非常小尺度下的多径效应的能力。然而，这类方法通常对噪声非常敏感，并且需要过于复杂的硬件或过重的运算负担。

例如，MEDLL和MMT都需要使用极大似然原理来估计视距和多径信号的参数。然而，这两种方法都需要输入数据拥有很高的信噪比，通常需要长于1秒的积分时间。即使在慢衰落的多径信道中，如此长的积分时间也会带来其他的一些问题。其次，这种方法通常用一套并行相关器组来计算互相关函数或入射信号的芯片过渡时间。这种方法需要很高的采样频率，导致较大的功耗。

参考文献：

1.European GNSS(Galileo):‘Open service signal in space interfacecontrol document’,February 2010

2.NAVSTAR Global Positioning System Interface Specification IS-GPS-200revision D,7March 2006

3.Van Dierendonck,A.J.,Fenton,P.,Ford,T.:‘Theory and performance ofnarrow correlator spacing in a GPS receiver’,J.Navig.,1992,39,(3),pp.265–283