[发明专利]一种基于自适应半软阈值小波变换的多路径误差提取方法

说明书

本发明提出了一种基于自适应半软阈值小波变换的多路径误差提取方法，应用于全球卫星导航系统中多路径误差的消除。首先利用卫星观测值得到双差伪距的残差值，作为待处理信号；利用小波变换对待处理信号进行多尺度分析，从中提取出待处理的多路径信号；然后使用FIR滤波器对待处理的多路径信号进行过滤，得到最终的多路径误差信号。其中，小波变换中的阈值函数采用自定义的半软阈值函数，并且采用自适应法搜索阈值点。本发明方法计算量小，计算速度快，可实施性强。还可根据不同实验环境自适应调节，以达到最好的抑制多路径误差的效果。

技术领域

本发明涉及一种基于自适应半软阈值小波变换的多路径误差提取方法，适用于全球卫星导航系统中，利用提取出的多路径误差来校正系统。

背景技术

多路径效应是由于到达信号中不止存在直达信号，还包括非直达信号(反射、折射等)造成的。在全球卫星导航系统，尤其是双差导航系统中，卫星时钟、卫星星历、电离层延时和对流层延时带来的误差都可以被大大削弱，而多路径误差和接收机噪声未能得到任何改善，于是多路径误差成为差分定位系统中最主要的误差来源。将多路径信号通过一定方法提取出来，然后利用提取出的多路径误差信号对系统进行校正，能够克服多路径效应带来的误差。

目前，消除卫星接收机系统中的多路径误差主要是从接收机内部的相关技术、相位鉴别等方面着手。但这类方法会使接收机的码环工作范围缩小，动态性能下降，从而使得接收机整体的动态性能有所下降。

除此之外，数字信号处理技术在消除多路径误差方面的应用也很广泛，如基于信噪比、自适应滤波、小波变换等算法来减弱伪距残差和伪距率残差中存在的多路径。这些算法相对复杂，但往往起到的效果也不甚理想。

其中，将小波变换应用于信号处理和降噪、噪声平滑领域，在近年来很是热门，同时也取得了很大的进展。由于小波变换具有时域、频域局部化的能力，同时能很好地进行多分辨率分析。将小波变换用于卫星导航定位系统中，对差分定位系统的观测值残差进行平滑，从而达到削弱多路径误差的目的，在现实中具有很大的优势。

小波变换主要包含以下几个步骤：选取小波基函数，利用基函数对信号进行解构，然后对解构得到的系数进行阈值处理，最后进行重构。其中，阈值处理是决定小波变换效果好坏的关键一步。传统的阈值函数中，硬阈值函数在阈值点是不连续的，软阈值函数得到的小波系数与原系数之间总存在着恒定的偏差，从而影响重构的精度。同时，这两种阈值函数都无法表达出分解后系数的能量分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于自适应半软阈值小波变换的多路径误差提取方法，可用于对卫星定位系统进行补偿。该方法通过小波变换对双差卫星定位系统的伪距残差进行去噪，然后进行FIR滤波，提取出多路径误差信号。其中，小波变换的阈值函数是自定义的半软阈值函数，阈值点的选取采用自适应方法得到。该方法对环境的适应能力强，消除效果更好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于自适应半软阈值法小波变换的多路径误差提取方法，包括如下步骤：

(1)利用卫星观测值解算得到双差伪距残差信号；

(2)对双差伪距残差进行小波解构得到解构后的小波系数w_μ,k；其中，μ为小波变换尺度、k为观测值的采样点；

(3)将小波系数进行阈值处理得到处理后的小波系数w^α_μ,k；其中，阈值函数采用如下自定义的半软阈值函数：

式中，α为调节系数，0＜α＜1，T为阈值；

(4)将经过阈值处理后的小波系数进行重构得到重构信号；

(5)将重构信号输入FIR数字滤波器进行滤波后即得到提取的多路径误差信号。

步骤(1)中，双差伪距残差为