一種數字波束天線gps多徑抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數字波束天線GPS多徑抑制方法，首先為多徑信號建模，獲取直達信號和反射信號的多徑延遲和相對相位；然后為接收信號模型，得到天線端口N的輸出和天線響應矩陣，整合接收信號確定干擾協(xié)方差，得到接收機熱噪聲的方差歸一化預期值，獲得電子天線模塊的輸出；執(zhí)行最終的基帶轉換和偽隨機噪聲碼的解擴，獲得權重陣列響應由天線增益替換為多徑干擾源的相關輸出，獲得平滑低通濾波器結果。本發(fā)明可以大幅改善多徑誤差，并相應的提高整個系統(tǒng)的可用性。
【專利說明】一種數字波束天線GPS多徑抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航領域，是衛(wèi)星導航局域增強系統(tǒng)中一種多徑抑制完好性算 法。
【背景技術】
[0002] 美國的全球定位系統(tǒng)GPS可以連續(xù)/全天候的工作，并能在全球范圍內向用戶提 供精確、連續(xù)的三維位置、速度與時間信息。但由于GPS本身固有的特性，使得單純使用GPS 不能夠滿足許多民用領域所需的精度要求，這就需要建立增強系統(tǒng)對GPS進行增強，局域 增強系統(tǒng)LAAS即是這樣的增強系統(tǒng)。
[0003] 局域增強系統(tǒng)LAAS是美國聯(lián)邦航空局FAA提出的地基增強系統(tǒng)。LAAS的地面站 根據衛(wèi)星測距信號和已知的基準接收機精確位置計算衛(wèi)星的偽距校正量、載波相位校正量 等差分數據，并將這些信息發(fā)送給機載子系統(tǒng)。機載子系統(tǒng)將地面站發(fā)送的差分數據等用 于解算，以獲得高精度的導航參數。
[0004] 衛(wèi)星導航局域增強系統(tǒng)是一個地基差分系統(tǒng)，通過地面差分站發(fā)播衛(wèi)星差分數 據，用戶將差分數據用于解算來獲得高精度的導航參數，如速度、位置和時間。該系統(tǒng)采用 的差分技術是利用多個參考接收機測量的位置信息或距離信息及其他導航信息的相關性 能消除部分多徑，大大提高了導航定位精度。普遍認為，它可以滿足非精密進近以及I、π 直至ΠΙ類精密進近著陸要求。
[0005] 多徑干擾是目前無線數字通訊中面臨的常見問題。隨著數字通訊技術的不斷發(fā) 展，數據量越來越大，傳輸速率不斷提高，帶寬增大是當前無線通訊發(fā)展的趨勢。而多徑嚴 重的信道中，高速的數字通訊，多徑效應的時延擴展將遠大于碼間間距，形成嚴重的符號間 干擾，將會對信號的傳輸造成嚴重影響。
【發(fā)明內容】
[0006] 為了克服現有技術的不足，本發(fā)明提供一種數字波束天線GPS多徑抑制方法，應 用雙頻平滑差分和數字多波束受控接受大幅改善固定增益天線的多徑誤差，從而提高改善 整個系統(tǒng)的可用性。
[0007] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：
[0008] 步驟一：為多徑信號建模，獲取直達信號和反射信號的多徑延遲τπ= (Rfdrni-R)/c和相對相位ea =ZitFucTaif其中，Rd為導航衛(wèi)星到反射點的距離，R為導航衛(wèi)星 到接收天線的直達距離，drm為反射點到接收天線的距離，^^為GPS的載頻，c為光速；
[0009] 步驟二：為接收信號建模，得到天線端口N的輸出 .. 窗 = 卜+ 和天線響應矩陣 Smk=H),其中，am = [aml，…·，aJτ是第m個信號元素方向上的混合 陣列響應，Pf(t)是接收機的偽隨機噪聲（PRN)碼，Λω= 2πAf是多普勒誤差，n(t)是 一個N*1的接收機噪聲建模為無關基帶限制的高斯白噪聲，h是第i個干擾上的混合陣列 響應，Gk和Ψ--為第m個信號方向上第k個受控接收模式天線陣列元素；
[0010]步驟三：在時間Ta內整合接收信號確定干擾協(xié)方差1得到 接收機熱噪聲的方差歸一化預期值獲得電子天線模塊的輸出 ， F轟繼== Hs ω - 慮+ ω 11繼+￡|^ _*%曹I? *
[0011] 步驟四：執(zhí)行最終的基帶轉換和偽隨機噪聲碼的解擴，獲得權重陣列響應 8T 由天線增益替換為多徑干擾源的相關輸出P(T) =.....--JyA(t)ρ(|τ)Λ=!P4·jQP和
【權利要求】
1. 一種數字波束天線GPS多徑抑制方法，其特征在于包括下述步驟： 步驟一：為多徑信號建模，獲取直達信號和反射信號的多徑延遲τπ= (Rd+drm-R)/c和 相對相位Θm = 2πFuτm，其中，Rd為導航衛(wèi)星到反射點的距離，R為導航衛(wèi)星到接收天線 的直達距離，drm為反射點到接收天線的距離，Fui為GPS的載頻，c為光速； 步驟二：為接收信號建模，得到天線端口N的輸出 r(t) = -Te)e-抑+W+n(t>-?￥ + Vj5 =,其中,am = [aml,…，a_J1是第m個信號元素方向上的混合 陣列響應，Pf(t)是接收機的偽隨機噪聲（PRN)碼，Λω= 2πAf是多普勒誤差，n(t)是 一個N*1的接收機噪聲建模為無關基帶限制的高斯白噪聲，h是第i個干擾上的混合陣列 響應，Gk和Ψ--為第m個信號方向上第k個受控接收模式天線陣列元素； 步驟三：在時間Ta內整合接收信號確定干擾協(xié)方差得到接 9 收機熱噪聲的方差歸一化預期值I=ι+Σ匕獲得電子天線模塊的輸出 ψ
步驟四：執(zhí)行最終的基帶轉換和偽隨機噪聲碼的解擴，獲得權重陣列響應由 天線增益替換為多徑干擾源的相關輸出：
和
步驟五：獲得平滑低通濾波器結果。
【文檔編號】G01S19/22GK104316937SQ201410538752
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王黨衛(wèi), 任小偉, 孫旭升, 呂超, 馮澤 申請人:中國電子科技集團公司第二十研究所