專利名稱：一種基于多約束波束形成的偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于GNSS偽衛(wèi)星定位領(lǐng)域，涉及一種偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)抑制方法。
背景技術(shù)：
目前，全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)(GPS)已在海陸空領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，一般來說，接收機(jī)精確定位至少需要4顆導(dǎo)航衛(wèi)星。然而，在某些不理想的條件下，如城市中心、峽谷、礦井、室內(nèi)等地區(qū)，能夠接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目及幾何分布受到限制，導(dǎo)致接收機(jī)無法精確定位。于是，人們提出了一種偽衛(wèi)星增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的方法。所謂偽衛(wèi)星是指處于地面的能夠發(fā)射類似導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器。偽衛(wèi)星能夠提升整個(gè)系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性、可靠性以及測(cè)量精度，甚至在室內(nèi)、地下等無法接收到導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的場(chǎng)合下能完全替代導(dǎo)航衛(wèi)星，具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。偽衛(wèi)星增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，有一點(diǎn)和導(dǎo)航衛(wèi)星定位有很大區(qū)別，即導(dǎo)航衛(wèi)星距離地球表面約20，000km，其信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，每顆衛(wèi)星的信號(hào)功率強(qiáng)度差別不大，互相影響很小。而偽衛(wèi)星與接收機(jī)的距離比較近，且在運(yùn)動(dòng)過程中與接收機(jī)的距離變化較大，導(dǎo)致接收機(jī)接收到的偽衛(wèi)星的信號(hào)強(qiáng)度差異非常大。如果接收機(jī)剛好處于近域(Near-Field)時(shí)，過強(qiáng)的偽衛(wèi)星信號(hào)會(huì)干擾導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)甚至?xí)枞邮諜C(jī)；而當(dāng)接收機(jī)處于偽衛(wèi)星的遠(yuǎn)域(Far-Field)時(shí)，又會(huì)因?yàn)閭涡l(wèi)星信號(hào)太弱而無法接收到。處于遠(yuǎn)域與近域之間的是動(dòng)態(tài)區(qū)域(Dynamic Range)，在此區(qū)域內(nèi)偽衛(wèi)星信號(hào)和導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)可以和諧共存，并且能夠同時(shí)被接收機(jī)接收。這就是偽衛(wèi)星的遠(yuǎn)近效應(yīng)。目前解決偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)的技術(shù)主要基于發(fā)射端(偽衛(wèi)星)，主要有帶外發(fā)射、頻率偏移、跳頻、采用新的擴(kuò)頻碼，以及脈沖發(fā)射等方法。前4種方法實(shí)施難度較大，需要對(duì)接收機(jī)的射頻部分或相關(guān)器做很大的改動(dòng)，因此目前沒有廣泛應(yīng)用。最后一種脈沖發(fā)射的方法在一些情況下獲得了比較好的效果，但也存在一些問題:1、脈沖信號(hào)對(duì)接收機(jī)的AGC(Automatic Gain Control)性能要求較高,而且同樣對(duì)接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍要求較高,對(duì)一些接收機(jī)，由于脈沖信號(hào)的瞬時(shí)干擾效應(yīng)，脈沖信號(hào)的接收質(zhì)量明顯不如連續(xù)信號(hào)。2、脈沖信號(hào)導(dǎo)致所有接收機(jī)所接收到的信號(hào)功率強(qiáng)度整體下降，影響了使用效果。并且上述方法均基于發(fā)射端(偽衛(wèi)星)，接收機(jī)的通用性很差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于多約束波束形成的偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)抑制的方法，以達(dá)到增強(qiáng)接收機(jī)通用性的目的。接收機(jī)端采用本發(fā)明提到的方法后，無論是否存在偽衛(wèi)星的遠(yuǎn)近效應(yīng)或有無干擾接收機(jī)均可以正常工作。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:a)天線陣列接收的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)、偽衛(wèi)星信號(hào)和干擾信號(hào)經(jīng)過下變頻后得到中頻模擬信號(hào)，再對(duì)中頻模擬信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，得到多路數(shù)字實(shí)信號(hào)；b)對(duì)多路數(shù)字實(shí)信號(hào)進(jìn)行FIR帶通濾波，保留在衛(wèi)星信號(hào)帶內(nèi)的信號(hào)并濾除在衛(wèi)星信號(hào)帶外的信號(hào)，得到抑制鏡頻的多路數(shù)字復(fù)信號(hào)；C)對(duì)步驟b)得到的多路數(shù)字復(fù)信號(hào)用校正權(quán)值進(jìn)行補(bǔ)償，以消除不同通道間的幅相誤差影響，得到校正后信號(hào)；d)計(jì)算校正后信號(hào)的協(xié)方差矩陣，并求逆；e)利用步驟c)得到的校正后信號(hào)進(jìn)行MUSIC測(cè)向，得到每顆偽衛(wèi)星信號(hào)的來向、干擾信號(hào)的來向和一顆功率強(qiáng)至可以通過MUSIC測(cè)向得到其譜鋒的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)A的來向；f)接收機(jī)接收到的偽衛(wèi)星信號(hào)功率估計(jì)值為
權(quán)利要求
1.一種基于多約束波束形成的偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)抑制方法，其特征在于包括下述步驟: a)天線陣列接收的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)、偽衛(wèi)星信號(hào)和干擾信號(hào)經(jīng)過下變頻后得到中頻模擬信號(hào)，再對(duì)中頻模擬信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，得到多路數(shù)字實(shí)信號(hào)； b)對(duì)多路數(shù)字實(shí)信號(hào)進(jìn)行FIR帶通濾波，保留在衛(wèi)星信號(hào)帶內(nèi)的信號(hào)并濾除在衛(wèi)星信號(hào)帶外的信號(hào)，得到抑制鏡頻的多路數(shù)字復(fù)信號(hào)； c)對(duì)步驟b)得到的多路數(shù)字復(fù)信號(hào)用校正權(quán)值進(jìn)行補(bǔ)償，以消除不同通道間的幅相誤差影響，得到校正后信號(hào)； d)計(jì)算校正后信號(hào)的協(xié)方差矩陣，并求逆； e)利用步驟c)得到的校正后信號(hào)進(jìn)行MUSIC測(cè)向，得到每顆偽衛(wèi)星信號(hào)的來向、干擾信號(hào)的來向和一顆功率強(qiáng)至可以通過MUSIC測(cè)向得到其譜鋒的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)A的來向； f)接收機(jī)接收到的偽衛(wèi)星信號(hào)功率估計(jì)值為
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多約束波束形成的偽衛(wèi)星遠(yuǎn)近效應(yīng)抑制方法，對(duì)天線陣列接收的信號(hào)依次經(jīng)過A/D采樣、帶通濾波、幅相誤差校正、計(jì)算協(xié)方差矩陣及其逆矩陣、MUSIC測(cè)向、偽衛(wèi)星及導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)功率估計(jì)、偽衛(wèi)星信號(hào)方向?qū)?yīng)的約束響應(yīng)矢量計(jì)算、計(jì)算多約束波束形成權(quán)值、數(shù)字波束形成和導(dǎo)航解算，最終獲得本地位置信息。本發(fā)明的通用性更強(qiáng)，并且能夠工作在干擾環(huán)境下，方便而且靈活，無需對(duì)發(fā)射端(偽衛(wèi)星)做改動(dòng)，也無需對(duì)接收端射頻做改動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)證，這種方法有效而且容易實(shí)施。
文檔編號(hào)G01S19/27GK103176191SQ201310075689
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者王伶, 徐少波, 張兆林, 李玉玲, 張萌, 王穎輝, 曾偉 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)