[发明专利]一种基于准时码参考波形设计的载波相位多径抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于准时码参考波形设计的载波相位多径抑制方法。本发明在准时相关器中定义了多径峰峰比的概念，并使用多径峰峰比来衡量多径对载波相位测量的影响。根据多径信号总是滞后于直达信号的特点，提出一种准时码参考波形设计方法。该方法构造的非对称互相关函数，可以对滞后信号的互相关进行抑制，提高抗载波相位多径能力。通过理论分析和仿真论证，本文提出的载波相位多径抑制方法，在参考波形闸宽为1/4个码片时，可使载波相位多径误差包络面积降低约49％，有效地提高了接收机的载波多径抑制能力。

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种基于准时码参考波形设计的载波相位多径抑制方法，其可运用在卫星导航信号接收机或者其他类型的扩频接收机中。

背景技术

在全球导航卫星定位系统中，实时动态测量(Real Time Kinematic，RTK)和精密单点定位(Precise Point Position，PPP)等高精度定位技术通过使用载波相位为用户提供厘米级的定位服务。载波相位多径是高精度定位的主要误差源之一，尤其是在多径衰落严重的城市环境中，多径效应可使载波相位测量产生厘米级的偏差。

高精度定位技术可以通过差分或建模的方式降低对流层延迟、电离层延迟和钟差等对载波相位测量的影响。但由于在不同位置接收相同卫星信号，或在相同位置接收不同卫星信号时，对应的多径误差都不相同，因此使用差分和建模的方法处理多径误差的效果一般。对于静态或低动态用户，多径误差的变化主要受卫星运动的影响，表现为慢时变的偏差特性。这使得即使是采用数据滤波方法，在短时间内也很难对载波多径偏差进行修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于准时码参考波形设计的载波相位多径抑制方法，旨在不明显增加载波相位热噪声的条件下境地载波相位多径误差。

本发明的基本思路是：建立载波相位多径误差分析模型，对N路多径的载波相位多径误差的理论公式进行推导。对载波相位多径误差公式进行化简，定义多径峰峰比(Multipath Peak to Peak Ratio，MPPR)的概念，并使用多径峰峰比来衡量多径对载波相位测量的影响。根据多径信号总是滞后于直达信号的特点，提出一种准时码参考波形设计方法(Punctual Code Reference Waveform，PCRW)。该方法构造的非对称互相关函数，可以对滞后信号的互相关进行抑制，提高了抗载波多径的能力。

本发明的技术方案是：一种基于准时码参考波形设计的载波相位多径抑制方法，具体包括下述步骤：

第一步，建立载波相位多径误差分析模型

多径误差是指由于接收了反射或散射后的复制信号而对直达信号的测量产生了偏差。对于N路多径模型，暂忽略噪声和其他干扰的影响，则接收信号r(t)可以表示为：

其中，a₀为信号幅度；θ₀为信号载波相位初相；τ₀为信号延迟；和分别为第i路多径信号的幅度衰减、相位偏移和延迟；N为多径信号的路数；t表示接收机的处理时间；j表示复信号的虚数部分。

当接收机进行匹配相关时，准时支路的本地参考信号与接收信号r(t)的相关函数可表示为：

其中，

R(τ)＝∫x(t)x(t+τ)dt

假设本地载波相位与接收信号载波相位之差为即载波相位测量的真值。由于多径信号引起的载波相位测量偏差，即载波相位多径误差可以表示为：

第二步，定义多径峰峰比

对载波相位多径误差公式进行变形，可得：