一種衛(wèi)星測量值多路徑誤差檢測裝置及其算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及屬于里程計(jì)與GNSS衛(wèi)星接收機(jī)組合定位技術(shù)，尤其設(shè)及一種衛(wèi)星測 量值多路徑誤差檢測裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS)的衛(wèi)星信號在傳播過程中，會受到地面或者物體的反 射，因此GNSS接收機(jī)接收到的信號一般是衛(wèi)星直射信號與多個(gè)反射信號的疊加，該種現(xiàn)象 被稱為多路徑現(xiàn)象。反射信號一般相對于直射信號有一定的時(shí)間延遲，且信號強(qiáng)度會有所 減小。由于GNSS接收機(jī)是通過對接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)偽隨機(jī)碼（即C/A 碼或pa)碼）的自相關(guān)函數(shù)S角峰值來得到碼相位測量值，多路徑現(xiàn)象會導(dǎo)致原本只反映 直射信號碼相位狀況的自相關(guān)函數(shù)的形狀發(fā)生變形，降低碼相位W及偽距的測量精度。在 開闊天空環(huán)境下，衛(wèi)星信號較強(qiáng)，多路徑現(xiàn)象對衛(wèi)星信號的變形不會對測量值和電文的準(zhǔn) 確解調(diào)帶來多大影響。但當(dāng)GNSS接收機(jī)所處環(huán)境的障礙物較多時(shí)（如森林環(huán)境、城市密集 區(qū)、峽谷地帶等），受多路徑現(xiàn)象影響，衛(wèi)星信號自相關(guān)函數(shù)形狀的變形會更加嚴(yán)重，從而導(dǎo) 致碼相位測量值的大幅度誤差。
[0003]里程計(jì)可W獨(dú)立于車載GNSS接收機(jī)模塊工作，輸出汽車行駛固定距離所需要的 時(shí)間。GNSS接收機(jī)的處理模塊可W通過計(jì)算擬合得到汽車在該段時(shí)間內(nèi)的速度，或者得到 汽車在兩個(gè)GNSS接收機(jī)測量時(shí)刻內(nèi)的行駛距離。
[0004] 因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種衛(wèi)星測量值多路徑誤差檢測裝置及其方 法，將里程計(jì)的采集、處理和輸出的時(shí)間信息與車載GNSS接收機(jī)存儲的歷史位置信息、速 度信息相結(jié)合，可W對接收機(jī)獲取到的衛(wèi)星測量值進(jìn)行檢測，判斷其是否含有很大的多路 徑誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種能有效判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)多徑效應(yīng) 情況并消除較大多徑效應(yīng)誤差的裝置及方法，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星測 量值多路徑誤差檢測裝置及其方法，改裝置將里程計(jì)與GNSS衛(wèi)星接收機(jī)組合，使GNSS衛(wèi) 星接收機(jī)能識別接收到的衛(wèi)星信號是否受到多路徑現(xiàn)象的嚴(yán)重干擾，并將存在較大誤差的 測量值進(jìn)行剔除，從而使定位結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0006] 在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述技術(shù)方案包括：一種衛(wèi)星測量值多路徑誤差檢 測算法，該算法包括W下步驟：
[0007] 步驟1 ;對里程計(jì)本身輸出的脈沖進(jìn)行中斷處理，通過計(jì)算擬合得到兩個(gè)GNSS定 位解算時(shí)刻間的接收機(jī)移動距離；
[000引步驟2 ;解算當(dāng)前時(shí)刻的衛(wèi)星偽距測量值，并使用衛(wèi)星測量值計(jì)算當(dāng)前衛(wèi)星偽距 的測量誤差；
[0009]步驟3 ;利用里程計(jì)得到的接收機(jī)行駛距離，結(jié)合接收機(jī)和衛(wèi)星的歷史運(yùn)動狀態(tài)， 計(jì)算得到接收機(jī)與衛(wèi)星距離誤差的預(yù)測值；
[0010] 步驟4;計(jì)算所得到的兩個(gè)誤差之間的差距，判斷測量值是否存在較大的多路徑 誤差。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟3中所述的計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星距離誤差的預(yù)測值算法，主要包括 計(jì)算衛(wèi)星在定位時(shí)間段內(nèi)在接收機(jī)到衛(wèi)星的觀測向量方向上的位移d,;計(jì)算接收機(jī)在定位 時(shí)間段內(nèi)在觀測向量方向上的位移屯;將兩者相減得到接收機(jī)與衛(wèi)星間距離的變化量cU; 擬合接收機(jī)與衛(wèi)星間距離的變化率，并計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星間距離誤差的預(yù)測值。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟4中所述的判斷衛(wèi)星信號存在較大多路徑誤差的方法，具體如下： 如果偽距誤差測量值與距離誤差的預(yù)測值之間的差距超過一定闊值，則提示該衛(wèi)星信號多 路徑誤差較大，不允許其參與定位。如果偽距誤差測量值與距離誤差的預(yù)測值之間的差距 小于一定闊值，則提示該衛(wèi)星測量值精度滿足要求，允許其參與定位。
[0013] 一種衛(wèi)星測量值多路徑誤差檢測裝置，其特征還在于，所述裝置包括；置于汽車內(nèi) 的衛(wèi)星信號接收機(jī)和里程計(jì)，所述衛(wèi)星信號接收機(jī)和里程計(jì)之間有線連接。
[0014] 進(jìn)一步地，所述衛(wèi)星信號接收機(jī)由依次連接的多模天線，射頻信號處理模塊，數(shù)字 信號處理模塊W及定位解算模塊構(gòu)成。
[0015] 更進(jìn)一步地，所述數(shù)字信號處理模塊包含里程計(jì)脈沖中斷處理模塊。
[0016] 更進(jìn)一步地，所述定位解算模塊包含測量值多路徑誤差檢測模塊。
[0017] 更進(jìn)一步地，多模天線，負(fù)責(zé)接收來自衛(wèi)星星座發(fā)出的射頻信號，并將其傳遞給射 頻信號處理模塊；
[0018] 射頻信號處理模塊，將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號，并送至數(shù)字信號 處理模塊；
[0019] 數(shù)字信號處理模塊，負(fù)責(zé)對中頻信號進(jìn)行捕獲和跟蹤，解調(diào)得到測量值和導(dǎo)航電 文；
[0020] 定位導(dǎo)航運(yùn)算模塊，負(fù)責(zé)對衛(wèi)星測量值W及里程計(jì)輸出的信息進(jìn)行處理，并計(jì)算 得到當(dāng)前接收機(jī)的位置、速度和時(shí)間信息。
[0021] 更進(jìn)一步地，里程計(jì)脈沖中斷處理模塊，用于對里程計(jì)輸出的時(shí)刻脈沖進(jìn)行中斷 處理，與定位解算時(shí)刻進(jìn)行對應(yīng)得到兩次定位解算時(shí)刻內(nèi)的里程計(jì)整數(shù)采樣時(shí)間段與非整 數(shù)采樣時(shí)間段。
[0022] 更進(jìn)一步地，測量值多路徑誤差檢測模塊，用于計(jì)算接收機(jī)與該衛(wèi)星距離的預(yù)測 誤差和測量誤差之間的差距，判斷衛(wèi)星測量值受多路徑現(xiàn)象影響大小情況。
[0023] 本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星測量值多路徑誤差檢測裝置及其方法，改裝置將里程計(jì) 與GNSS衛(wèi)星接收機(jī)組合，將里程計(jì)的采集、處理和輸出的時(shí)間信息與車載GNSS接收機(jī)存儲 的歷史位置信息、速度信息相結(jié)合，可W對接收機(jī)獲取到的衛(wèi)星測量值進(jìn)行檢測，判斷其是 否含有很大的多路徑誤差。GNSS衛(wèi)星接收機(jī)能識別接收到的衛(wèi)星信號是否受到多路徑現(xiàn)象 的嚴(yán)重干擾，并將存在較大誤差的測量值進(jìn)行剔除，從而使定位結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0024]W下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，W 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)合了里程計(jì)輸出數(shù)據(jù)的衛(wèi)星信號接收機(jī)的 示意圖；
[0026] 圖2是圖1中所示衛(wèi)星信號接收機(jī)101的內(nèi)部模塊圖；
[0027] 圖3是接收機(jī)對衛(wèi)星測量值進(jìn)行多路徑誤差檢測的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引如圖1所示，是一個(gè)結(jié)合了里程計(jì)輸出數(shù)據(jù)的衛(wèi)星信號接收機(jī)的示意圖。衛(wèi)星信 號接收機(jī)101被置于汽車內(nèi)，同時(shí)接收來自衛(wèi)星星座102和里程計(jì)103的信息，得到當(dāng)前時(shí) 刻的衛(wèi)星測量值，并通過計(jì)算給出當(dāng)前時(shí)刻自身的位置速度等信息。衛(wèi)星信號接收機(jī)101 同時(shí)可W在計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻自身位置速度信息之前對獲取到的衛(wèi)星測量值進(jìn)行多路徑誤差 檢測，其具體過程在圖3中介紹。
[0029]圖2描述了圖1中所示衛(wèi)星信號接收機(jī)101的內(nèi)部模塊圖。衛(wèi)星信號接收機(jī)101 由依次連接的多模天線201，射頻信號處理模塊202,數(shù)字信號處理模塊203W及定位解算 模塊207構(gòu)成。多模天線20