[发明专利]一种基于TVF-EMD-SVD的GNSS多径信号抑制方法

说明书

一种基于TVF－EMD－SVD的GNSS多径信号抑制方法，首先将含有多径效应的GNSS信号进行时变滤波经验模态分解，分解得到m个本征模态函数分量，多径信号往往集中在低频的本征模态函数分量中，利用分解得到的m个本征模态函数分量构造时频矩阵，通过对IMF分量构建的时频矩阵进行奇异值分解，将多径信号的各频率成分分解到不同的时频子空间中，然后，计算各时频子空间自相关函数与原信号自相关函数的相关系数，选择相关系数大于等于0.5的时频子空间进行信号重构，从而实现对多径信号的抑制。本发明能够避免EMD在分解时出现的模态混叠情况，同时对于SVD降噪时不能准确选取重构阶次的问题，引入自相关函数和自相关系数，来帮助SVD进行准确的重构阶次选择。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，涉及GNSS多径信号抑制方法，具体地，具体为一种基于TVF-EMD-SVD的GNSS多径信号抑制方法。

背景技术

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的建成和应用，卫星导航开启了人类导航的新时代，同时人们对其定位精度的要求越来越高。然而，卫星信号在传播的过程中会经过障碍物产生反射或折射，导致接收机天线除了接收到一个从卫星发射后经直线传播的电磁波信号之外，还可能接收到一个或者多个由该电磁波经周围地物反射后的信号，而每个反射信号又可能是经过一次或者多次反射后到达天线的，进而引起多径误差。因此，多径效应成为制约定位精度的主要误差源之一。

目前，针对GNSS多径信号的抑制方法主要有三大类：一是基于接收机天线的设计；二是基于接收机跟踪环路的改进；三是基于数据后处理的多径抑制。前两者在实现上存在一定的困难和缺点：基于天线端的设计，如：采用扼流圈、光子晶体天线等，虽然可以从接收端的源头抑制多径信号，但是其体积大、成本高；基于接收机跟踪环路的多径抑制技术，如：多径估计延迟锁定环(Multipath Estimation Delay Lock Loop,MEDLL)、Strobe相关器、PAC技术等，通过增加相关器的个数来实验多径信号抑制，但是其增加了接收机内部的计算量，使得接收机的成本变高。近年来，随着信号处理技术的不断发展，基于数据处理的各种滤波降噪算法正成为多径抑制的主要方法。经验模态分解(Empirical ModeDecomposition,EMD)是一种数据驱动的自适应时域分解方法，有很强的局部自适应分解特性，适用于非线性、非平稳信号的处理，但是该方法在分解的过程中会引起幅值的改变，通常重构存在误差。针对GNSS多径信号低频的特点，传统的EMD分解后得到的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)在低频段存在少量的模态混叠，导致重构后的信号依旧含有少量多径信号。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于TVF-EMD-SVD的GNSS多径信号抑制方法。

一种基于TVF-EMD-SVD的GNSS多径信号抑制方法，具体步骤如下：

步骤1：选取含有多径效应的GNSS信号作为输入信号s(t)；

步骤2：计算局部截止频率；

首先，通过Hilbert变换得到信号s(t)的瞬时幅值A(t)和瞬时频率确定A(t)的局部最大值A({t_max})与局部最小值A({t_min})，以及的局部最大值与局部最小值然后进行差值运算得到η₁(t)和η₂(t)，同时，利用时变滤波器对输入信号进行滤波，获得瞬时均值a₁(t)及瞬时包络a₂(t)，进而计算局部截止频率

步骤3：依据调整后的截止频率将信号重构为h(t)，令

步骤4：判断是否满足停止准则，计算截止准则θ(t)