[发明专利]一种TC-OFDM定位系统的多径效应抑制方法和装置

说明书

本发明提供一种TC‑OFDM定位系统的多径效应抑制方法和装置，包括：多个跟踪环路通道分别接收定位信号和反馈控制信息，伪码发生器基于反馈控制信息生成本地伪码，相关器结构基于本地伪码与定位信号进行相关运算实现有用信号的匹配输出；Strobe鉴相器接收来自相关器结构的定位信号，并计算得到伪距误差测量值；载波频率鉴别器接收一组来自相关器结构的定位信号，并计算得到伪距率误差测量值；导航滤波及反馈控制装置基于当前时刻的多个伪距误差测量值和多个伪距率误差测量值计算反馈控制信息并反馈给各跟踪环路通道，由各跟踪环路通道用于下一时刻生成本地伪码。本发明能够有效解决TC‑OFDM定位系统因多径干扰导致无法精确定位的问题，提升了定位精度。

技术领域

本发明涉及TC-OFDM定位系统技术领域，尤其涉及一种TC-OFDM定位系统的多径效应抑制方法和装置。

背景技术

时分码分正交频分复用(TimeCode Division-Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，TC-OFDM)定位系统，以蜂窝网络通信信号为基础，通过共享频点和带宽采用共频带叠加的方式实现了通信导航信号的融合，由基站和室内增补系统共同构成播发网络，从而可实现室内外定位信号全覆盖。TC-OFDM定位系统克服了全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在城市峡谷、地下、室内等复杂定位应用环境中无法提供位置服务的局限性，能够提供高精度的室内位置服务，在智慧物流、无人驾驶、智能停车等领域起到了至关重要的作用。目前TC-OFDM接收机采用标量跟踪算法，多个通道独立跟踪各路信号,基于接收机信号处理的多径抑制技术主要使用码跟踪环路输出的观测量进行平滑、估计、滤波等，数据处理后不会把结果再反馈给跟踪环路。

TC-OFDM定位系统的定位精度主要受多径效应的干扰，简称多径干扰。多径干扰是指当承载信号的电磁波通过多种路径到达接收端，因为空间本身的复杂性，会导致不同路径上电磁波到达接收端的时间有差异，因而造成前后信号之间的干扰。在室内环境下，墙体、人员等遮挡环境复杂，信号传播呈现码片内多径数量多，多径时延小，主径幅度可能小于多径幅度等特性。对于接收机来说，短延时的多径效应很难被抑制或消除。

目前常用的多径效应抑制方法包括：基于天线的接收机多径抑制方法、基于接收机信号处理的多径效应抑制方法以及基于信号后处理的多径抑制技术。

基于天线的接收机多径抑制方法主要分为两大类：低仰角抑制法和波束成形法。仰角抑制法通过改变低仰角入射信号的增益来抑制低仰角的多径信号，如扼流圈天线。波束成形法通过在信源方向上进行波束成形处理，或基于阵列天线进行信号的参数估计，可以在提高信号功率增益的同时又获得很强的多径抑制效果。但该方法受限于成本高且体积庞大。

基于接收机信号处理的多径抑制技术中，窄相关(Narrow Early Minus Later,nEML)是其中最为简单的一种多径抑制技术，它通过缩小超前滞后相关器间距来抑制多径，对于相对时延较长的多径有较好的抑制效果，但无法抑制短多径，同时会使环路动态性变差。基于接收机信号处理的多径抑制技术难以完全抑制多径，在伪距中仍有多径残留。

基于信号后处理的多径抑制技术通过对观测值如到达时间差(Time Differenceof Arrival，TDOA)、载波相位等进行处理来达到抑制多径的效果，常用的方法有载波相位平滑伪距和状态估计。载波相位受多径干扰小，基于载波相位平滑伪距的方法以当前时刻观测值与上一时刻观测值进行平滑，可有效滤除伪距中的噪声；状态估计方法一般采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)、粒子滤波等在定位解算中获得最优估计，如使用卡尔曼滤波器将载波相位、伪距、多普勒频移、惯导数据等测量值来估计定位接收机的位置。但是单一的基于信号后处理的多径抑制技术其多径抑制效果并不能够完全抑制多径。

发明内容