[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

说明书

本发明公开一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，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。该发明相较于目前已有的多径抑制算法，具有更强的通用性，更高的鲁棒性和相较于其他参数类算法具有更低的计算复杂度，因而展现出更广泛的适用性和更强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种基于滑动平均FFT(averaging-FFT，aFFT)技术的GNSS信号多径参数估计方法。尤其针对运算量和噪声性能的问题，利用aFFT对经典GNSS多径信号参数估计方法进行了改进。本发明提供的方法属于信号处理技术领域。

背景技术

多径误差是GNSS定位的主要误差来源之一，严重影响了GNSS应用的定位精度和完好性。GNSS新体制信号采用BOC调制方式，因其具有更窄的相关峰，因而具有更好的多径性能。然而，BOC调制信号在城市，山区等环境下的应用仍然会受到多径较大程度的影响，需要提出适应于BOC调制方式的多径抑制技术。

针对BOC调制信号，目前大体有参数类和非参数类两种多径抑制方法。非参数类多径抑制方法采用改进码延迟鉴别器和经过特殊设计的本地参考码波形来避免相关器错误锁定到BOC信号的副峰上，从而降低多径的影响。然而此类方法通常无法适用于所有BOC调制信号，通用性较差。同时此类方法在低信噪比条件下性能较差且易受跟踪环路动态影响；参数类算法通过估计直达信号和反射信号的特征，如时间延迟，幅值和相对载波相位等，从而达到彻底消除多径影响的效果；其相对于非参数类算法体现出了更优秀的BOC信号多径消除能力。时频处理作为新兴的一种参数类多径抑制算法，采用频域进行参数估计的方式进行多径估计。目前已经提出了通过直接FFT的方式进行多径参数估计的方法，该方法基于时域重叠的多径信号等于LOS频谱和多径信道传递函数在频域的乘积的事实，进行多径参数估计。该方法可以适用于任何信号调制方式，且无需先验信息，具有优异的适应性和通用性。但该方法计算量较大，不利于实际应用，且该方法对噪声较为敏感，无法应用于噪声较大的场景下。

为了进一步提升参数类方法的实用性，需要提升其抗噪性能以使之适用于更多应用场景，同时需要降低其运算量使之易于实现。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，将滑动平均方法应用于FFT多径参数估计以进行多径抑制，使之能在合理的计算复杂度的同时体现出更好地抗噪声性能，并能对任意BOC信号和不同多径数目的多径参数进行估计和消除。

为实现上述目的，本发明提出一种基于滑动平均FFT的GNSS信号多径参数估计方法，其步骤如下:

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。

其中，在步骤一中所述的“将基带数字信号拆分为M段长度为L的信号并加窗”，其作法如下：