卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法技术

本发明专利技术提供了一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，本发明专利技术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。

Parameter estimation and error suppression method for satellite navigation multipath signals

The invention provides a method for parameter estimation and error suppression of satellite navigation multipath signals, and proposes a novel multipath suppression architecture for satellite navigation receivers: coupling amplitude delay locking loop, which uses \turbine principle\ to track the LOS signal and multipath signal respectively to suppress multiple reflections. Effect. In this structure, the delay locked loop (DLL) and the amplitude locked loop (ALL) are two basic elements. DLL is responsible for estimating and tracking the code delay of a particular beam, while ALL is responsible for estimating the corresponding amplitude. A pair of DLL and ALL form a \unit\ to track the line of sight or a bunch of multipath signals. The CADLL structure has multiple sets of \elements\ that can track different beam components of a complete incident signal. The feedback architecture and special operation strategy of CADLL can improve the accuracy of parameter estimation, anti-noise ability and the ability to suppress the error caused by small-scale multipath effect.

【技术实现步骤摘要】
卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法
本专利技术涉及一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法。
技术介绍
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.EuropeanGNSS(Galileo):‘Openservicesignalinspaceinterfacecontroldocument’,February20102.NAVSTARGlobalPositioningSystemInterfaceSpecificationIS-GPS-200revisionD,7March20063.VanDierendonck,A.J.,Fenton,P.,Ford,T.:‘TheoryandperformanceofnarrowcorrelatorspacinginaGPSreceiver’,J.Navig.,1992,39,(3),pp.265–2834.Garin,L.,VanDiggelen,F.,Rousseau,J.M.:‘Strobeandedgecorrelatormultipathmitigationforcode’.IONGPS-96,KansasCity,MO,September19965.Braasch,M.S.:‘Performancecomparisonofmultipathmitigatingreceiverarchitectures’.PLANS1996,22–26April19966.Kanekal,S.M.,Braasch,M.S.:‘Multipathmitigationwithgatedsignaltechnology’.Proc.54thAnn.MeetingoftheInstituteofNavigation,Denver,CO,1–3June1998,pp.535–5427.McGraw,G.A.,Braasch,M.S.:‘GNSSmultipathmitigationusinggatedandhighresolutioncorrelatorconcepts’.ION-NTM-99,SanDiego,CA,25–27January1999,pp.333–3428.VanNee,R.D.J.:‘Themultipathestimatingdelaylockloop’.Proc.IEEESecondInt.Symp.onSpreadSpectrumTechniquesandApplications,Yokohama,29November–2December1992,pp.39–429.VanNee,R.D.J.,Siereveld,J.,Fenton,P.C.,Townsend,B.R.:‘Themultipathestimationdelaylockloop:approachingtheoreticalaccuracylimits’.PLANS-94,LasVegas,NV,April1994,pp.246–25110.Weill,L.R.:‘MultipathmitigationusingmodernizedGPSsignals:howgoodcanitget？’.IONGPS2002,Portland,Oregon,USA,24–27September200211.Jones,J.,Fenton,P.C.:‘ThetheoryandperformanceofNovAtelInc.’svisioncorrelator’.IONGNSS2005,LongBeach,CA,USA,13–16September200512.Dovis,F.,Pini,M.,Mulassano,P.:‘TurboDLL:aninnovativearchitectureformultipathmitigationinGNSSreceivers’.IONGNSS2004,LongBeach,CA,USA,21–24September200413.Dovis,F.,Pini,M.,Mulassano,P.:‘PerformanceassessmentoftheTurboDLLforsatellitenavigationreceivers’.TIWDC2006WorkshoponSatelliteNavigationandCommunicationsSystems,IslandofPonza,6–8September200614.Lohan,E.S.,Lakhzouri,A.,Renfors,M.:‘FeedforwarddelayestimatorsinadversemultipathpropagationforGalileoandmodernizedGPSsignals’,EURASIPJ.Appl.SignalProcess.,2006,pp.1–1915.Chen,X.,Dovis,F.,Pini,M.:‘Aninnovativemultipathmitiga本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，其特征在于，包括：生成包括时延锁定环路和幅度锁定环路两种基本元素的耦合幅度时延锁定环路；利用所述时延锁定环路估计和跟踪某一预设波束的码延迟，利用所述幅度锁定环路估计对应的幅度，其中，一对时延锁定环路与幅度锁定环路构成一个单元，每个单元跟踪视距或一束多径信号，所述耦合幅度时延锁定环路包括多个单元，每个单元跟踪完整入射信号的不同波束分量，以分离和跟踪视距信号和多径信号分量，并将多余波束分量从入射信号中消除。

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，其特征在于，包括：生成包括时延锁定环路和幅度锁定环路两种基本元素的耦合幅度时延锁定环路；利用所述时延锁定环路估计和跟踪某一预设波束的码延迟，利用所述幅度锁定环路估计对应的幅度，其中，一对时延锁定环路与幅度锁定环路构成一个单元，每个单元跟踪视距或一束多径信号，所述耦合幅度时延锁定环路包括多个单元，每个单元跟踪完整入射信号的不同波束分量，以分离和跟踪视距信号和多径信号分量，并将多余波束分量从入射信号中消除。2.如权利要求1所述的卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，其特征在于，利用所述时延锁定环路估计和跟踪某一预设波束的码延迟，利用所述幅度锁定环路估计对应的幅度，其中，一对时延锁定环路与幅度锁定环路构成一个单元，每个单元跟踪视距或一束多径信号，所述耦合幅度时延锁定环路包括多个单元，每个单元跟踪完整入射信号的不同波束分量，包括：所述耦合幅度时延锁定环路由M+1个单元组成，依次编号为单元0～单元M，M为正整数，每一个单元包括一个时延锁定环路和一个幅度锁定环路，当所述耦合幅度时延锁定环路处于工作模式时，所述耦合幅度时延锁定环路中的所有的开关都是闭合的，每一个单元的输入信号是入射信号减去其余所有单元输出信号之和，每一个单元的输出信号事实上是入射信号的一个波束分量的估计，单元0用来跟踪视距信号，单元0得到的本地码将用于伪距的计算；监控模块将持续地监控所有单元的跟踪状态，以根据入射信号的条件调整工作的单元的数量。3.如权利要求2所述的卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，其特征在于，所述幅度锁定环路由一个估计器、一个环路滤波器和一个积分器组成，所述环路滤波器是一个低通滤波器，用于减少噪声的影响，所述幅度锁定环路与时延锁定环路一起工作，两者一起分别提供多径反射信号码延迟和幅度的具体信息。4.如权利要求2所述的卫星导航多径信号参数估计和误差抑制方法，其特征在于，将多余波束分量从入射信号中消除，包括：通过估计波束的分布来消去多余的波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31