[发明专利]基于矩阵重构算法的阵列抗卫星导航信号多径的方法

说明书

本发明公开了一种基于矩阵重构算法的阵列抗卫星导航信号多径的方法，属于卫星导航定位领域，通过矩阵重构处理算法，使得湮没于噪声下的卫星导航信号被处理后可以直接应用于阵列信号理论，将阵列采集系统接收到的信号，通过矩阵重构、来波方向估计和波束形成加权处理，形成主波束对准卫星直达信号并使零陷位置对准多径信号的天线阵列方向图，达到增强卫星直达信号、抑制多径的目的。本发明不需要惯导辅助确定阵列平台姿态、改进的波束形成准则计算量小，降低了阵列抗多径算法的计算量，并且对码片延迟较小的难以去除的多径具有较好的抑制效果。

技术领域

本发明属于卫星导航定位领域，尤其是卫星导航抗多径领域，具体涉及一种对卫星导航信号进行矩阵重构的阵列抗多径算法

背景技术

卫星导航定位系统的应用范围越来越广泛，用户对定位精度的要求也越来越高，针对卫星导航系统的各种误差源以及减弱其对接收机的影响的方法和技术的研究也越来越深入。目前，影响定位精度的误差源主要包括卫星钟差和轨道误差、电离层延迟、对流层延迟、干扰和多径等。其中，卫星钟差、轨道误差、电离层和对流层延迟等误差具有时空相关性，可以采用差分定位技术进行改正；但是，多径效应不具有时空相关性，不能使用差分技术进行修正，成为高精度用户提高定位精度和可靠性的主要瓶颈。为了消除多径的影响，多径信号的特征估计和抑制方法成为卫星导航领域研究的热点。

现有的多径抑制技术主要可以分为三种，分别是环路抑制算法、数据后处理和空域抑制算法，主要包括窄相关技术、早迟斜率(ELS)算法、Strobe相关器、脉冲孔径相关器(PAC)技术、延迟锁定环(MEDLL)技术等。但是他们都有着各自的短板：环路抑制算法在信号与多径之间的时延差较长的情况下具有明显的效果，而对短时延(小于0.01码片)的多径则失效；数据后处理算法需要大量的数学运算作为支撑，因此统计的卫星运行周期长，存在解算过程耗时过大、计算复杂的问题；常用的空域抑制方法——单天线抑制技术，如天线扼流圈、高天顶天线(HZA)等，对天线的接收信号角度抑制是有限的，只能部分抑制到达的多径信号。因此越来越多的国内外学者将研究重心转移到多天线的自适应阵列天线技术抗多径算法上。

目前国内设计的卫星导航信号(Global Navigation Satellite System，GNSS)阵列天线抗多径技术需要提供卫星来向、平台姿态等先验信息，才能够完成波束形成抗多径。因此，会导致这种算法会牺牲有用的阵列信息，并且迭代处理的计算量大、对载波测量精度要求过高。不使用先验信息完成抗GNSS信号的多径成为目前卫星导航信号阵列抗多径亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提供了一种矩阵重构的GNSS信号阵列抗多径算法，可以不需要引入先验信息达到阵列抗多径的目的。

本发明的技术方案为：

步骤一、将卫星导航信号采用多天线接收机采集存储，包括天线接收阵列、下变频采集模块、数据采集模块和存储模块，并对其进行粗捕获，分解出可能含有的卫星导航信号。天线接收阵列的排布方式，各阵元之间的间距小于射频信号波长的二分之一，并在各阵元之间设计挡板。

多阵元天线阵列由16个适用于导航信号的四频测量型天线组成，该平台可接收频点为GPS/L1和北斗B1、B2、B3所对应的频率，天线支持接收俯仰角从0°到90°、方位角从0°到360°的信号。

下变频采集模块以北斗二代RNSS区域信号接收机射频芯片为核心，可以接收B1、B2、B3以及GPS L1、GLONASS L1、L2频点的信号(芯片内只有一个射频通道，通过SPI接口和S0、S1选择信号选择其中一个频点工作)。信号经射频输入引脚进入芯片，经两级低噪放(LNA1和LNA2)、下变频、滤波等处理后，输出模拟或数字中频信号供基带芯片使用。