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专利名称：在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法
技术领域：
本发明涉及全球导航卫星系统技术领域，特别是一种在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法。
背景技术：
在全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)的应用中，接收机性能的提高是推广和应用产业的前提。为提高导航信号的接收性能，需要滤除经由不同的反射面或经多次反射而来的多径信号。在测绘等领域中多采用扼流圏、窄相关等技术对多径信号加以抑制；而在遥感等领域，采用专门接收反射信号的左旋天线对接收的反射信号进行处理，进而对海洋、陆地等进行遥感探測。多径是GNSS中的主要误差来源之一，尽管已经开发了多种多径減少和延迟估计技木，但短延迟多径在高精度、室内及密集的城市环境中的应用依然严重。在这些区域，中等路径的数量不仅比较多，而且具有由紧密排列的固定的和移动反射的自然物体所引起的动态性，例如接收天线周围的人、植物、建筑结构和车辆。因此，需要ー种高精度的处理方法来有效抑制GNSS多径信号，进而达到提高GNSS接收机精度的效果。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法，用于有效抑制GNSS多径信号，达到提高GNSS接收机精度的效果。
本发明提供了一种在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法，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。本发明提出了ー种在GNSS信号中抑制多径信号的鉴相方法，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。


图I为本发明实施例中GNSS信号接收机的结构原理示意图；图2为本发明实施例提供的在GNSS中抑制多径信号的鉴相方法流程图；图3为本发明实施例中对I路和Q路信号进行码剥离的电路原理示意图；图4为本发明实施例中使用TK-EML5鉴相器的码跟踪误差包络图；图5为本发明实施例中使用EML鉴相器的码跟踪误差包络图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进ー步的详细描述。本发明实施例提出了ー种在GNSS信号中抑制多径信号的鉴相方法，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。如图I所示，GNSS信号接收机主要由天线、射频前端、高速模数转换器、FPGA相关器、DSP数字信号处理器以及存储器组成。图2为本实施例提供的高精度GNSS信号的接收方法流程图，包括步骤201、天线接收GNSS信号。GNSS接收机天线接收到的信号包括直射信号和多径信号，直射信号是从卫星直接传到接收机的信号；多径信号是天线除了接收到从GNSS卫星发射后经直线传播的电磁波信号外，还可能接收到的一个或多个由该电磁波经周围地物反射后的信号，而每个反射信号又可能是经一次或者多次反射后到达天线的。步骤202、包含多径信号的GNSS信号进入射频前端进行下变频，生成低中频信号，并进行模数转换。步骤203、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。因为GNSS信号在生成过程中，首先是导航信息与C/A码进行调制(相乗)，生成的信息再与载波进行调制，所以接收后要对载波进行解调(载波的剥离其实就是对载波的解调)，对载波的解调过程中因为相位关系就会得到I、Q路的信号。步骤204、对I路和Q路信号进行码剥离。參见图3，码剥离具体包括以下步骤步骤2041、通过C/A码发生器复制ー个与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-.VeryEarly 路、Early 路、Prompt 路、Late 路、Very Late 路。步骤2042、将5路C/A码与所述I路和Q路信号做相关运算。具体包括由于GNSS接收机接收到的信号包括直射信号和多径信号，忽略噪声的情况下(s(t)是GNSS信号，sd(t)、sm(t)分别表示GNSS信号中的直射信号和多径信号)s(t) = sd(t)+sm(t)= Ag [ (1+ξ ) t_ Y ] exp {t [ ( ω d+ω c) t+Φ J } + α Ag [ { (1+ξ ) t_ Y - Δ τ m]exp { [(ω +ωε) +Φ1+β ]}
Cl)其中，ω。是载波频率，！·==，其中0^为多普勒频移，Ct1为载波相位。A是GNSS
直射信号的幅度，g(t)为±1，表不C/A码的值，α为多径信号幅度与直射信号幅度的比值，Δ Tni为多径信号的相对直射信号的时间延迟。β = ( ω d+ ω c) Δ τ m+Δ Qnj为因为反射造成的多径信号相位补偿，Δ θπ为因为反射造成的相位偏移，t是时间。j为虚数标量，Y是原始信号的时间延迟，是由GNSS卫星到接收机之间的距离引起的。在经过射频前端下变频之后，上式变为Sdb (t) = Ag[(l+ ξ ) t- Y ]exp(j ψ) + α Ag[(l+ ξ ) t- Y - Δ τ Jexp[j ( Ψ + β )](2)其中，.=φ1 一 #，是直射信号相位和多径信号相位之间的相位差·4是多径信号、的相位。公式(2)的结果经过模数转换和载波剥离后，就会生成I路和Q路信号，与本地合成的等间距的5路C/A码(分别是Very Early路,Early路,Prompt路,Late路,Very Late路)做相关运算得到下式
权利要求
1.一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。
2.根据权利要求I所述的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，所述对I路和Q路信号进行码剥离的步骤具体包括 通过C/A码发生器复制ー个与所述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，并从中估算出所述复制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。
3.根据权利要求2所述的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，对所述I路和Q路信号采用的采样时钟为Tt = Λ/2，Λ为Early路与Late路之间的距离，Λ等于C/A码的半个码片长度。
4.根据权利要求2或3所述的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，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
5.根据权利要求4所述的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，所述码相位鉴别器采用TK-EML5的鉴相方法。
6.根据权利要求5所述的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，所述估算出所述复制C/A码与接收C/A码之间的相位差异的步骤具体包括 对于任意的离散信号X (η)进行如下运算
全文摘要
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。
文档编号G01S19/22GK102680985SQ20121016734
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者刘德荣, 张波, 李伟强, 杨东凯 申请人:北京航空航天大学