[发明专利]一种抑制多径的相关器方法

说明书

技术领域

本发明涉及GPS系统中的相关器(correlator)，尤其是一种抑制多径的相关器方法， 属于GPS通信技术领域。

背景技术

GPS卫星发射的信号为将伪码(C/A码)和导航数据码调制在载波上所得到的信号。 现代通用的数字GPS接收机主要由GPS天线、变频器、基带信号通道和数据输出等组成， 完成信号的接收、捕获、跟踪、解调和定位解算等功能。基本的工作流程为：GPS天线接 收所有可见GPS卫星信号，并将微弱电磁波转化为微弱电流，然后通过前置低噪声放大 器对GPS信号电流进行放大，接着通过变频转换将高频信号下变频为中频数字信号后送 入各个接收的数字基带信道进行处理。这个处理过程为：首先捕获模块通过对所有不确定 的C/A码的时延和所有不确定的多普勒频移完成二维搜索，从而找到可视卫星、近似的 C/A码延迟和多普勒频移，然后将结果输入到跟踪模块，而跟踪模块主要完成C/A码、相 位和多普勒频移的跟踪，从而获得这些参数的精确估计值。采用相位和多普勒频移的估计 来复制本地载波频率与接收到的数字信号的载波频率一致，从而去掉载波，得到C/A码和 导航数据码，此为载波跟踪环路；利用估计的码延迟通过相关器的运算来得到超前码E、 即时码P和滞后码L，从而复制本地C/A码和接收到的数字信号中的C/A码一致，进而 去掉C/A码，此为码跟踪环路，其和载波跟踪环路统称为跟踪环路。然后得到导航数据， 导航数据中包含了卫星的位置以及卫星信号的发射时间，结合本地时间我们可以得到卫星 信号从卫星到接收机的传播时间，乘以光速后得到伪距(这个距离里面有诸如大气时延、 接收机时钟误差以及接收机的测量误差等等所引起的距离上的偏差，故称其为伪距。)， 至此我们得到了卫星位置和伪距，我们至少要4颗卫星的数据，就可以联立解方程组来得 到接收机所在的位置，此为解算过程。

实际的GPS测量中，接收机天线接收的信号包括直接来自卫星方向的直达信号和直 达信号经过一次或多次在接收天线四周的反射面反射后得到的信号，即多径信号，多径信 号和直达信号的传播路径不同，因此有不同的幅度、相位和时延，从而导致合成信号的波 形发生扭曲，从而影响定位精度，产生定位误差。对多径抑制方法的研究通常从空域、环 路和数据后处理三个方面进行，空域抑制方法着眼于尽量减少接收机天线对多径信号的接 收，如调整天线的摆放位置；环路抑制方法则是从环路内部的算法上考虑，或者估计出各 个多径的参数并将其从合成信号中除去，或者由改进的相关器设置和码环相关器来直接获 得多径被抑制后的结果；数据后处理方法则是通过一些滤波方法来减少多径的影响，如卡 尔曼滤波、小波变换等等。它们各有利弊，一个完善的多径抑制策略往往是考虑设计目标 后对这些方法的综合运用。在接收机内部环路的数字信号处理过程中采取多种措施来抑制 多径效应显得相当现实和有效。

而跟踪环路抑制方法中一种代表性的为Strobe相关器，这是一种软件实现方法。它是 一种双Δ相关器，它利用两组早迟码E₂、E₁、P、L₁、L₂所构成的一种相关器，它可以看成 由一个早迟间隔为d的窄相关相关器和一个早迟间隔为2d的较宽相关器构成，由码环的 相关器的输出结果，我们可以得到代入Strobe公式： 得到相关结果，此即Strobe相关器。

Strobe相关器对于长多径的抑制效果很好，但是在码相位偏移较小时，误差依然较大， 即现有的Strobe对于短多径的抑制效果并不明显。

发明内容

针对现有Strobe相关器对于迟延小于d的短多径无能为力的缺点，提出一种抑制多径 的相关器方法。这种方法细化对于同相情况下多径的分类建模，在现有Strobe相关器的基 础上增加了一个修正因子，使其在更加广阔的延迟范围内具有多径抑制作用。