[发明专利]GNSS无线接收机中的多径抑制

说明书

本发明涉及用于根据由多个GNSS发射机发射的定位信号来计算位置的GNSS接收机和相关联的方法，所述接收机包括具有不同极化的第一和第二信号采集元件(301)，接收机被配置为处理在所述第一信号采集元件上接收到的信号以计算第一伪距测量(203)，并且处理在所述第二信号采集元件上接收的信号以计算第二伪距测量(303)和相关联的质量指示符(304)，所述接收机包括计算电路(306)，其被配置为：‑取决于质量指示符来选择第二伪距测量中的至少一个，并将其与相对应的第一伪距测量进行比较，并且‑基于比较结果来选择至少三个第一伪距测量以计算位置(204)。

技术领域

本发明适用于多径传播环境中的全球导航卫星系统(GNSS)接收机领域。更具体地说，本发明描述了用于多径抑制的接收机体系结构和相关的信号处理技术。

背景技术

有两个GNSS已经全面部署了多年(美国全球定位系统和俄罗斯GLONASS)，另外两个正在部署中(中国北斗导航卫星系统和欧洲伽利略系统)。这些系统依靠相同的原理提供准确的定位测量：微波射频(RF)信号在同一载波频率上从沿轨道运行的多个卫星广播；该信号携带导航消息，该导航消息使用PRN(伪随机噪声)来传播，PRN序列特定于每个发射机。在接收机侧，接收到的信号在跟踪环中与本地生成的PRN码的副本相关，以确定信号的来源并获取跟踪位置。接收机的处理能力使用包含在导航消息中的信息以及消息的接收时间来计算伪距，该伪距是接收机与卫星之间的距离的测量。当从不同的卫星计算四个或更多的伪距测量时，接收机可以使用三角测量法或更高级的技术(例如RAIM技术(接收机自主完整性监测))来计算位置、速度和时间(PVT)。

在影响精度的各种现象中，GNSS系统中的定位是多径反射的问题。事实上，在GNSS定位系统中，定位信号经由通常在接收机的视线(LOS)中的卫星发射。因此，在接收机侧，信号包括直接传播路径。然而，取决于传播环境，其可以进一步包括被称为多径的路径，其通过环境的元素上的定位信号的反射而产生。这些路径是直接路径的延迟版本，通常会发生衰减和相移。

多径在接收机处计算的相关函数中创建伪影，并因此影响伪距测量。取决于传播环境和/或天线性能，这些多径可以具有接近并且有时高于直接路径的功率电平的功率电平。当接收机的跟踪环锁定在反射路径而不是直70561CN CVI/AMA

接路径上时，并且由于按照定义，反射路径覆盖比直接路径更高的距离，所以导致伪距测量误差，并因此导致由接收机确定的更低的位置精度。

跟踪反射路径而不是直接路径可能经常发生，特别是在需要高精度的城市环境中。因此，重要的是GNSS接收机实现技术来防止跟踪反射传播路径而不是直接传播路径。

已知当波被反射时，圆极化电磁波的极化被反转。因此，为了向接收机带来抵制多径的鲁棒性，通常使用右旋圆极化(RHCP)信号。被反射后，信号是左旋圆极化(LHCP)。在接收机中使用RHCP天线，LHCP信号(即反射奇数次的信号)的功率电平大大降低。接收机跟踪定位信号的反射路径的可能性降低，这给接收机带来了对多径反射的固有保护。

目前，使用RHCP信号来发送GNSS信号，并且大多数接收机嵌入了足以处理大量多径传播场景的RHCP天线。然而，这种技术的有效性很大程度上取决于接收天线图的质量，以及一些传播环境，特别是在密集的城市环境中，可能仍然是一个问题。

图1示出了现有技术中已知的GNSS接收机中的天线的辐射方向图。在图1中表示了在右旋和左旋圆极化中天线相对于离轴视角(OBA)的增益。相对于照亮天顶方向的天线表示离轴视角，0°的离轴视角因此对应于天线图的垂直向上方向。

线101表示共极化电磁波(在这种情况下为RHCP)的增益，即当接收信号是右旋圆极化时的增益。可以观察到，当信号来自接收机上方时(离轴视角为空)，增益是最大的。这非常适合卫星通信。当离轴视角增加时，增益减小，而当信号来自天线后部时，增益接近于零。