在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法

摘要

本发明公开了一种在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法，属于全球导航卫星系统技术领域，该方法包括：接收包含多径信号的全球导航卫星系统GNSS信号，进行下变频生成低中频信号后，进行模数转换；将经过模数转换后的GNSS信号进行载波剥离，得到I路和Q路的信号，对所述I路和Q路信号进行码剥离。本发明在GNSS信号处理过程的码跟踪环路中，得到多径信号的互相关功率后，采用基于精密TK采样间隔的鉴相方法，能够有效地抑制多径信号，可以达到提高GNSS接收机精度的目的。

主权项

一种在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法，其特征在于，包括：接收包含多径信号的全球导航卫星系统GNSS信号，进行下变频生成低中频信号后，进行模数转换；将经过模数转换后的GNSS信号进行载波剥离，得到I路和Q路的信号，对所述I路和Q路信号进行码剥离；所述对所述I路和Q路信号进行码剥离的步骤具体包括：通过C/A码发生器复制一个与所述I路和Q路信号具有相同相位的C/A码信号，并通过延迟得到相邻两路C/A之间的距离为1/4码片的5路C/A码，分别是：Very Early路、Early路、Prompt路、Late路、Very Late路；将所述5路C/A码与所述I路和Q路信号做相关运算；所述相关运算的值通过积分‑清除器后进入码相位鉴别器检测该值的幅值是否达到最大，并从中估算出复制C/A码与接收C/A码之间的相位差；将所述相位差作为C/A码数控振荡器的输入，调节所述复制C/A码的频率和相位，使所述复制C/A码与接收C/A码的时刻保持一致；所述相关运算的步骤具体包括：接收的GNSS信号包括直射信号和多径信号：s(t)=s_d(t)+s_m(t)=Ag[(1+ξ)t‑γ]exp{f[(ω_d+ω_c)t+φ₁])+αAg[(1+ξ)t‑γ‑Δτ_m]exp{f[(ω_d+ω_c)t+φ₁+β])其中，s(t)是GNSS信号，s_d(t)、s_m(t)分别表示GNSS信号中的直射信号和多径信号，ω_c是载波频率，ω_d为多普勒频移，A为GNSS直射信号的的幅度，g(t)为±1，表示C/A码的值，φ₁为载波相位，α为多径信号幅度与直射信号幅度的比值，Δτ_m为多径信号的相对直射信号的时间延迟，β=(ω_d+ω_c)Δτ_m+Δθ_m为因反射造成的多径信号相位补偿，Δθ_m为因反射造成的相位偏移，t是时间，j为虚数标量，γ是原始信号的时间延迟；经射频前端下变频之后，得到：s_db(t)=Ag[(1+ξ)t‑γ]exp(jψ)+αAg[(1+ξ)t‑γ‑Δτ_m]exp[j(ψ+β)]其中，是直射信号相位和多径信号相位之间的相位差，是多径信号的相位；经过模数转换和载波剥离后，生成I路和Q路信号，与本地合成的等间距的5路C/A码做相关运算得到：$I_{\mathrm{VE}}=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau +\Delta )\cos \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha A}}{\sqrt{2}}R(\tau +\Delta -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\cos (\psi +\beta )$$I_E=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau +\frac{\Delta }{2})\cos \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau +\frac{\Delta }{2}-{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\cos (\psi +\beta )$$I_F=\frac{A}{\sqrt{2}}R\left(\tau \right)\cos \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\cos (\psi +\beta )$$I_L=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau -\frac{\Delta }{2})\cos \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau -\frac{\Delta }{2}-{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\cos (\psi +\beta )$$I_{\mathrm{VL}}=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau -\Delta )\cos \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha A}}{\sqrt{2}}R(\tau -\Delta -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\cos (\psi +\beta )$$Q_{\mathrm{VE}}=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau +\Delta )\sin \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha A}}{\sqrt{2}}R(\tau +\Delta -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\sin (\psi +\beta )$$Q_E=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau +\frac{\Delta }{2})\sin \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau +\frac{\Delta }{2}-{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\sin (\psi +\beta )$$Q_F=\frac{A}{\sqrt{2}}R\left(\tau \right)\sin \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\sin (\psi +\beta )$$Q_L=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau -\frac{\Delta }{2})\sin \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha \Delta }}{\sqrt{2}}R(\tau -\frac{\Delta }{2}-{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\sin (\psi +\beta )$$Q_{\mathrm{VL}}=\frac{A}{\sqrt{2}}R(\tau -\Delta )\sin \left(\psi \right)+\frac{\mathrm{\alpha A}}{\sqrt{2}}R(\tau -\Delta -{\mathrm{\Delta \tau }}_m)\sin (\psi +\beta )$其中，R为两路C/A码的互相关函数，τ为直射信号与多径信号之间的码延迟差值，Δ为Early路与Late路之间的距离。