[发明专利]一种卫星测量值多路径误差检测装置及其算法

说明书

技术领域

本发明涉及属于里程计与GNSS卫星接收机组合定位技术，尤其涉及一种卫星测量值多路径误差检测装置及其方法。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)的卫星信号在传播过程中，会受到地面或者物体的反射，因此GNSS接收机接收到的信号一般是卫星直射信号与多个反射信号的叠加，这种现象被称为多路径现象。反射信号一般相对于直射信号有一定的时间延迟，且信号强度会有所减小。由于GNSS接收机是通过对接收到的卫星信号进行相关运算，根据伪随机码(即C/A码或P(Y)码)的自相关函数三角峰值来得到码相位测量值，多路径现象会导致原本只反映直射信号码相位状况的自相关函数的形状发生变形，降低码相位以及伪距的测量精度。在开阔天空环境下，卫星信号较强，多路径现象对卫星信号的变形不会对测量值和电文的准确解调带来多大影响。但当GNSS接收机所处环境的障碍物较多时(如森林环境、城市密集区、峡谷地带等)，受多路径现象影响，卫星信号自相关函数形状的变形会更加严重，从而导致码相位测量值的大幅度误差。

里程计可以独立于车载GNSS接收机模块工作，输出汽车行驶固定距离所需要的时间。GNSS接收机的处理模块可以通过计算拟合得到汽车在该段时间内的速度，或者得到汽车在两个GNSS接收机测量时刻内的行驶距离。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种卫星测量值多路径误差检测装置及其方法，将里程计的采集、处理和输出的时间信息与车载GNSS接收机存储的历史位置信息、速度信息相结合，可以对接收机获取到的卫星测量值进行检测，判断其是否含有很大的多路径误差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明设计一种能有效判断卫星导航系统多径效应情况并消除较大多径效应误差的装置及方法，为实现上述目的，本发明提供了一种卫星测量值多路径误差检测装置及其方法,改装置将里程计与GNSS卫星接收机组合，使GNSS卫星接收机能识别接收到的卫星信号是否受到多路径现象的严重干扰，并将存在较大误差的测量值进行剔除，从而使定位结果更加准确。

在本发明的较佳实施方式中，所述技术方案包括：一种卫星测量值多路径误差检测算法，该算法包括以下步骤：

步骤1：对里程计本身输出的脉冲进行中断处理，通过计算拟合得到两个GNSS定位解算时刻间的接收机移动距离；

步骤2：解算当前时刻的卫星伪距测量值，并使用卫星测量值计算当前卫星伪距的测量误差；

步骤3：利用里程计得到的接收机行驶距离，结合接收机和卫星的历史运动状态，计算得到接收机与卫星距离误差的预测值；

步骤4：计算所得到的两个误差之间的差距，判断测量值是否存在较大的多路径误差。

进一步地，步骤3中所述的计算接收机与卫星距离误差的预测值算法，主要包括计算卫星在定位时间段内在接收机到卫星的观测向量方向上的位移d_s；计算接收机在定位时间段内在观测向量方向上的位移d_r；将两者相减得到接收机与卫星间距离的变化量d_R；拟合接收机与卫星间距离的变化率，并计算接收机与卫星间距离误差的预测值。

进一步地，步骤4中所述的判断卫星信号存在较大多路径误差的方法，具体如下：如果伪距误差测量值与距离误差的预测值之间的差距超过一定阈值，则提示该卫星信号多路径误差较大，不允许其参与定位。如果伪距误差测量值与距离误差的预测值之间的差距小于一定阈值，则提示该卫星测量值精度满足要求，允许其参与定位。

一种卫星测量值多路径误差检测装置，其特征还在于，所述装置包括：置于汽车内的卫星信号接收机和里程计，所述卫星信号接收机和里程计之间有线连接。

进一步地，所述卫星信号接收机由依次连接的多模天线，射频信号处理模块，数字信号处理模块以及定位解算模块构成。

更进一步地，所述数字信号处理模块包含里程计脉冲中断处理模块。

更进一步地，所述定位解算模块包含测量值多路径误差检测模块。

更进一步地，多模天线，负责接收来自卫星星座发出的射频信号，并将其传递给射频信号处理模块；

射频信号处理模块，将接收到的射频信号转换为数字中频信号，并送至数字信号处理模块；

数字信号处理模块，负责对中频信号进行捕获和跟踪，解调得到测量值和导航电文；

定位导航运算模块，负责对卫星测量值以及里程计输出的信息进行处理，并计算得到当前接收机的位置、速度和时间信息。