[发明专利]一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法，旨在解决卫星导航接收机在复杂环境下而引起的多径效应问题。本方法主要运用混频器、相关器、校正器、积分累加器、码环鉴别器、伪码生成器等模块。在载波剥离后，本发明通过基于遗传粒子滤波的校正器，估计多径信号参数，通过卡尔曼滤波，将多径信号幅度估计均方差减小到0.0168；与此同时，通过遗传粒子滤波，较传统粒子滤波多径信号时延估计提高0.0367码片，约11米；本发明校正了因多径效应而引起的接收信号与本地伪码相关函数的畸变现象，削弱了多径信号对码相位测量值的影响，有助于码环稳定跟踪伪码，进一步提高了接收机定位精度。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，具体是一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法。

背景技术

全球定位系统是一种基于扩频通信的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性和实时性特点，可以给用户提供定位、测速和授时等服务。伪码测距是导航接收机获取与各卫星距离的重要技术，测距精度直接影响到接收机的定位精度。在这个过程中，信号传输时间的精确获取是关键。导航接收机通过获取伪码信号，结合本地时钟得到信号延迟，获取接收机与可见卫星的伪距，从而定位解算出用户位置。

在伪码信号传输过程中，诸多因素会给信号时延的准确获取带来误差。比如：电离层延迟、对流层延迟、热噪声以及多径效应等。其中对于电离层和对流层延迟以及噪声误差等，我们一般可以采取相应的模型进行修正和补偿，而由于导致多径因素的多样性以及多径信号的不确定性，无法用一个固定的模型去描述多径信号和直达信号的几何关系和传输特性；多径误差是影响接收机定位精度的主要误差源之一。在传统的标准跟踪环路中，多径效应带来的多径干扰可能会高达数十米；同时，多径信号的引入，导致伪码序列产生失真和相关函数发生畸变，严重者，有可能引起跟踪环路的失锁，这就给高精度定位带来很大的干扰。所以，进行有效的多径抑制是提高导航接收机定位精度的关键。

针对多径传播给信号时延带来的误差，各国学者也进行了大量的研究，从目前的技术方案来看，大致可以分为以下几种：一、射频前端使用特殊天线，比如扼流圈天线以及右旋极化天线结合天线阵列来抑制多径，这种方法对地面多径信号有一定的抑制作用，但对于天线上方的多径信号难以起到很好的效果，同时天线的架设也会带来一定的额外成本；二、基带处理部分算法，目前较为成熟的如窄相关技术、strobe相关器技术等，这些技术通过缩短早迟相关器的间距，可有效抑制长多径，但是窄相关技术需要较大的带宽，这样也使得噪声混入通带信号，使接收机更容易受到干扰，同时它需要更高的采样速率以及更快的数字信号处理技术，增加了处理器的开销。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法，该方法有效的修正多径效应带来的伪码相关函数畸变问题，准确分辨出多径信号，削弱了多径效应对码相位观测量的影响。从而使跟踪环能够对信号稳定跟踪，提高接收机定位精度；同时使接收机不易受干扰，降低了接收的生产成本。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法，具体包括如下步骤：

1)导航接收机的射频前端接收卫星信号，经AD量化后得到数字中频信号；

2)将步骤1)得到的数字中频信号进入混频器，数字中频信号经与I路正弦载波复制信号和Q路余弦载波复制信号混频，分别得到剥离中频载波的I路的同相支路和Q路的正交支路两路信号；

3)将步骤2)中得到的I路和Q路混频结果分别与本地复制的超前、即时、滞后码在基带信号的相关器中做相关，得到六路相关函数值；

4)将步骤3)得到的相关函数值通过基于遗传粒子滤波(Genetic AlgorithmParticle Filter，GAPF)的校正器进行多径信号参数估计，与此同时，校正畸变的相关函数，得到相关结果；