[发明专利]一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法

权利要求书

1.一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：该方法步骤如下:

步骤一：将基带数字信号拆分为M段长度为L的信号并加窗；

步骤二：计算每段信号和本地复制信号之间的互谱密度CPSD_i，得到M段信号的CPSD_i；

步骤三：将M段信号的CPSD_i进行平均得到接收信号的互谱密度CPSD；

步骤四：利用接收信号的CPSD除以接收机本地信号的功率谱密度，再对其进行IFFT得到信道脉冲响应函数；

步骤五：对于信号脉冲响应函数中的每个脉冲，进行时间偏移和幅值搜索，得到多径参数估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：步骤一中所述的将基带数字信号拆分为M段长度为L的信号并加窗，过程如下：

将采样和下变频之后的数据通过交织器，交织器将基带数字信号进行拆分；将总接收信号分为M段，每段长度为L个采样点，且每段起点相距D个采样点；令重叠率

(1-D/L)×100％为50％；

之后，对每个分段样本进行加窗处理，用窗口函数w(n)进行加权；加权处理后得到拆分为M段的长度为L的信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：步骤二中所述的计算每段信号和本地复制信号之间的互谱密度CPSD_i，过程如下：

对于M段中的第i段信号，对其计算信号与本地复制信号之间的互谱密度；将接收信号的第i段信号进行离散傅里叶变换得到同时将本地复制信号进行离散傅里叶变换得到S_nom(k)；由此可以得到第i段信号和本地复制信号的傅里叶变换之间的互谱密度为

其中，用于弥补窗函数对信号功率的影响。

4.根据权利要求1所述的一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：步骤三中所述的将M段信号的CPSD_i进行平均得到接收信号的互谱密度CPSD，过程如下：

对步骤二中计算出的M个CPSD_i进行平均处理，得到接收信号的最终CPSD：

5.根据权利要求1所述的一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：步骤四中所述的利用接收信号的CPSD除以接收机本地信号的功率谱密度，再对其进行IFFT得到信道脉冲响应函数，过程如下：

对步骤三计算出的CPSD，和本地信号的功率谱密度相除，考虑到接收到信号的每一段都存在噪声，将得到表达式：

其中，α_i,和τ_i分别为多径信号在相关域引起的幅度、相位和码片延迟畸变；f_s为采样率；P为多径信号个数；表示第i段信号对应噪声的功率谱密度；G_0,L(k)表示一个L点长度BOC信号的理想功率谱密度；

之后对上式进行IFFT得到：

IFFT之后的式子中前两项为脉冲响应函数，脉冲的幅度为多径的归一化幅度，脉冲的时间偏移为多径相关函数的码相位偏移，通过前两项可以进行多径参数的估计；式子的第三项是噪声项。

6.根据权利要求1所述的一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其特征在于：在步骤五中所述的对于信号脉冲响应函数中的每个脉冲，进行时间偏移和幅值搜索，得到多径参数估计值，过程如下：

对于步骤四中得到的冲激响应函数，确定所有多径是否存在，根据虚警率和检测率来确定一个阈值以检测脉冲对应不同多径信号；具体做法是先对无多径时直达信号的噪声进行分析，对噪声取IFFT分析噪声在IFFT之后的概率分布，之后根据噪声的概率分布函数进行贝叶斯检测，找到符合虚警率和检测率的阈值；

门限确定后，对于所有大于门限的脉冲，幅度最大的脉冲代表LOS信号，其他的脉冲代表多径信号；对LOS信号和其他信号对应的脉冲的幅值和时间延迟进行计算，并对应步骤四中冲激响应函数的公式，能相应估计出多径信号的信号功率和码相位延迟。