GNSS接收机多径抑制算法的研究与实现

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随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的不断发展,导航接收机也在各个领域得到广泛应用,与此同时,人们对高精度接收机的需求也日益提升。多径信号作为接收机定位的主要误差源之一,多径抑制算法一直是国内外专家学者研究的重点和难点。多径的引入使得环路相关函数产生变形,码鉴相函数过零点产生偏移,降低了码相位观测量精度,影响伪距,从而给接收机定位带来一定的误差,严重时可能导致码相位失锁和卫星信号失踪。由于多径信号的随机性和不可预知性,目前还没有一个固定的数学模型来描述多径与直达信号的空间特性。通常,多径带来的误差一般在几米到几十米不等,现有技术对多径的抑制效果并不理想,特别是短多径(多径时延小于0.5码片)的抑制更是一个难点。针对于此,本文工作重心侧重于在以下方面:  1、本文以多径抑制研究的国内外现状为出发点,首先展开论述了接收机定位,特别是基带数字信号处理部分的基本原理,分析了接收机的误差来源,重点分析了多径信号多接收机的影响,为有针对性的研究多径抑制算法打下基础。  2、本文对现有技术进行了实验与对比分析。本课题工作的开展主要从两方面入手:第一,基于相关器的多径抑制技术,包括窄相关器技术、strobe技术以及多径估计延迟锁定环技术等,分析了相应技术对码环跟踪误差的影响;第二,基于滤波理论的多径参数估计技术。本文重点研究了卡尔曼滤波(Filter,KFKalman)和粒子滤波(Particle ilter PF)在多径估计中的应用,并将两者的性能做了对比分析。  3、本文针对MEDLL算法因多径数目估计不准确而导致的多径参数估计误差积累问题,利用Teager-Kaiser算子优化了MEDLL算法,提出TK-MEDLL算法。该算法可利用TK算子鉴定出多径数目,避免了因多径数目的误判而导致后续循环估计中的误差积累,提高了参数估计精度;针对PF在多径估计中出现粒子退化和多样性丧失而导致的多径信号估计不准确问题,本文提出利用KF估计线性的多径幅值,同时将遗传算子嵌入到PF中,解决了其固有问题的同时,提高了多径时延估计的精度。对本文所提算法,均经过matlab仿真测试,验证了算法的有效性。  4、最后基于DSP+FPGA硬件平台,将多径抑制算法嵌入到接收机中,并完成了相应的调试工作。
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