基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法制造技术

本发明专利技术涉及了一种基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，广泛适用于在恶劣场景下抑制多径干扰，包括以下步骤：卫星信号下变频得到的中频信号；中频信号进行载波剥离后进行运算得到相关函数；选用判决反馈盲均衡器，并将相关函数输入到判决反馈盲均衡器，判决反馈盲均衡器输出均衡信号；将均衡信号输入到鉴别器中，鉴别器输出多普勒频移和码相位误差，并输入到导航滤波器，由导航滤波器进行定位解算，得到位置坐标；导航滤波器在解算得到位置坐标的过程中，输出反馈误差到判决反馈盲均衡器，作为判决反馈盲均衡器变步长的比例因子。本发明专利技术设计的基于判决反馈盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法有效改善了GNSS接收机对多径干扰的抑制能力。

Multipath interference suppression algorithm based on blind equalizer for vector tracking

The invention relates to a vector blind equalizer tracking multipath interference suppression algorithm based on widely used in multipath interference suppression in harsh environment, which comprises the following steps: the intermediate frequency signal of satellite signal conversion; intermediate frequency signal carrier after stripping are calculated to obtain correlation function; the decision feedback equalizer, and the input correlation function the decision feedback equalizer, decision feedback equalizer output equalization signal; balanced signal input to the discriminator discriminator output, Doppler frequency and code phase error, and input to the navigation filter, positioning the solution by the navigation filter, get the position coordinates; in the process of navigation filter calculated position coordinates, output feedback error decision feedback equalizer, decision feedback equalizer as the variable step factor ratio. The vector tracking multipath interference suppression algorithm based on decision feedback blind equalizer is effective in improving the ability of GNSS receiver to suppress multipath interference.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，广泛适用于在恶劣场景下抑制多径干扰。
技术介绍
随着全球导航卫星系统(GNSS,GlobalNavigationSatelliteSystem)卫星定位接收机的广泛应用，用户对接收机性能的要求不断提升。要求GNSS接收机具有适应城市峡谷等存在多径干扰的信号环境下保持定位精度的能力。为了能够有效抑制多径干扰，满足GNSS接收机连续跟踪的设计要求，必须对信道产生的畸变特性(幅频特性和相频特性)进行补偿，尽可能的恢复原信号。目前，国内外对多径抑制算法的研究主要从天线优化设计和改进接收机跟踪环路结构和算法。而优化天线设计和天线阵列的算法，需要对硬件改进且难以达到完全抑制多径干扰的目的。
技术实现思路
本专利技术在矢量跟踪环路中引入信道均衡技术抑制多径干扰，提供了基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，包括以下步骤：卫星信号经过接收机射频前端下变频得到的中频信号；中频信号进行载波剥离，载波剥离后与接收机产生的C/A码进行相关运算，得到相关函数；选用判决反馈盲均衡器，并将相关函数输入到判决反馈盲均衡器，判决反馈盲均衡器输出均衡信号；将均衡信号输入到鉴别器中，鉴别器输出多普勒频移和码相位误差，将多普勒频移和码相位误差输入到导航滤波器，由导航滤波器进行定位解算，得到位置坐标；导航滤波器在解算得到位置坐标的过程中，输出反馈误差到判决反馈盲均衡器，作为判决反馈盲均衡器变步长的比例因子，来调整步长变化，减小判决反馈盲均衡器的误判，提高判决反馈盲均衡器的收敛速度，进而提高定位精度。基于盲均衡器的矢量跟踪抑制多径干扰算法综合了盲均衡器和矢量跟踪的优点，在强干扰场景下，能够有效抑制多径干扰。首先，矢量跟踪能够充分利用各接收通道之间共享的固有信息，可以在不增加任何外部辅助的情况下，提供低信噪比。此外，盲均衡是一类自适应滤波算法，当信道失真严重时，采用CMA-DFE算法补偿信道的畸变特性。基于以上两点，本专利技术设计了一种基于判决反馈盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，该算法有效改善了GNSS接收机对多径干扰的抑制能力。附图说明图1为基于判决反馈盲均衡器的矢量跟踪环路结构图。具体实施方式基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，包括以下步骤：通常假设多径误差主要由反射信号引起，卫星信号包含不同传播路径的反射信号。当存在N路多径信号时，卫星信号经过接收机射频前端下变频得到的中频信号SN(k)，式中，Ac为振幅；αi表示第i路反射信号的衰减系数，C(t)是值为±1的伪码；τi表示第i路反射信号的C/A码延迟；n(k)为高斯白噪声。由于卫星信号与接收机天线存在相对运动，因此接收机接收到的多径信号的幅度、时延、相位都是时变的，而载波相位θi的变化会引起载波频率增加一个误差分量；中频信号SN(k)进行载波剥离，载波剥离后与接收机产生的C/A码进行相关运算，得到相关函数其中，τ0表示LOS信号码相位延迟；Rc(·)表示相关函数；[h0h1…hi,hj…hN]表示离散信道脉冲响应系数；选用了判决反馈盲均衡器，并将相关函数Ri输入到判决反馈盲均衡器，判决反馈盲均衡器输出均衡信号将均衡信号输入到鉴别器中，鉴别器输出多普勒频移和码相位误差，将多普勒频移和码相位误差输入到导航滤波器，由导航滤波器进行定位解算，得到位置坐标；导航滤波器在解算得到位置坐标的过程中，输出反馈误差到判决反馈盲均衡器，作为判决反馈盲均衡器变步长的比例因子ε，来调整步长变化，减小判决反馈盲均衡器的误判，提高判决反馈盲均衡器的收敛速度，进而提高定位精度。基于判决反馈盲均衡器的矢量跟踪环路，当信道失真严重时，矢量跟踪环联合不同信道信号的观测信息和导航解的反馈信息提供误差信号，使其控制CMA-DFE算法的迭代步长不断变化，在补偿信道的畸变特性的同时提高算法收敛速度，减少判决反馈盲均衡器的误判，提高GNSS接收机的定位导航性能。基于上述分析，设计如图1所示的基于判决反馈盲均衡器的矢量跟踪环路。在矢量跟踪环路中，导航滤波器(EKF)的状态向量可以表示为包括接收机位置误差△Pk、速度误差△Vk以及钟差tk和钟漂则导航滤波器状态方程为：Xk＝FXk-1+wk-1(3)，其中，F是转移矩阵，wk-1为满足高斯分布的噪声。导航滤波器的观测向量包括伪距误差和伪距率误差，可以表示为n为接收机观测到的卫星数目，则测量方程表示为：Yk＝HkXk+Vk(4)，其中，δρ＝τi·c/fPN，Vk为测量噪声，τi为码相位误差；△f为载波频率误差；fPN为伪码的码速率；fL为卫星信号载波频率；c为光速。其中，表示用户位置，Z＝(xi,yi,zi)表示第i颗卫星当前位置。其中，L1表示卫星信号频点，和表示为测量噪声向量的标准差，和表示第m卫星跟踪信道计算的标准差。其中，其中，和分别为第m通道码相位测量误差和多普勒频率测量误差，αcode和αfreq都为常数。矢量跟踪环通过联合不同通道信号的观测信息和导航解的反馈信息提供CMA-DFE算法的反馈误差，作为比例因子ε来控制均衡器步长的取值，使其随着迭代次数的增加而减小。所以比例因子ε定义为：此时变步长CMA-DFE算法能有效解决因采用固定步长因子所带来的问题，即收敛速度同稳态剩余误差之间的矛盾问题。采用变步长算法来调节判决反馈均衡器的前馈均衡器和反馈均衡器的权向量系数，则前馈均衡器的抽头权系数和反馈均衡器的抽头权系数的迭代公式为：式中μf(k)、μb(k)的迭代公式分别为：μf(k+1)＝μf(k)+ε[MSE(k+1)-MSE(k)](16)，μb(k+1)＝μb(k)+ε[MSE(k+1)-MSE(k)](17)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，包括以下步骤：卫星信号经过接收机射频前端下变频得到的中频信号；中频信号进行载波剥离，载波剥离后与接收机产生的C/A码进行相关运算，得到相关函数；选用判决反馈盲均衡器，并将相关函数输入到判决反馈盲均衡器，判决反馈盲均衡器输出均衡信号；将均衡信号输入到鉴别器中，鉴别器输出多普勒频移和码相位误差，将多普勒频移和码相位误差输入到导航滤波器，由导航滤波器进行定位解算，得到位置坐标；导航滤波器在解算得到位置坐标的过程中，输出反馈误差到判决反馈盲均衡器，作为判决反馈盲均衡器变步长的比例因子，来调整步长变化，减小判决反馈盲均衡器的误判。

【技术特征摘要】
1.基于盲均衡器的矢量跟踪多径干扰抑制算法，包括以下步骤：卫星信号经过接收机射频前端下变频得到的中频信号；中频信号进行载波剥离，载波剥离后与接收机产生的C/A码进行相关运算，得到相关函数；选用判决反馈盲均衡器，并将相关函数输入到判决反馈盲均衡器，判决反馈盲均衡器输出均衡信号；将均衡信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灯熬，赵菊敏，韩冲，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14