一種數(shù)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(shù)字波束天線GPS多徑抑制方法，首先為多徑信號(hào)建模，獲取直達(dá)信號(hào)和反射信號(hào)的多徑延遲和相對(duì)相位；然后為接收信號(hào)模型，得到天線端口N的輸出和天線響應(yīng)矩陣，整合接收信號(hào)確定干擾協(xié)方差，得到接收機(jī)熱噪聲的方差歸一化預(yù)期值，獲得電子天線模塊的輸出；執(zhí)行最終的基帶轉(zhuǎn)換和偽隨機(jī)噪聲碼的解擴(kuò)，獲得權(quán)重陣列響應(yīng)由天線增益替換為多徑干擾源的相關(guān)輸出，獲得平滑低通濾波器結(jié)果。本發(fā)明可以大幅改善多徑誤差，并相應(yīng)的提高整個(gè)系統(tǒng)的可用性。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)字波束天線GPS多徑抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，是衛(wèi)星導(dǎo)航局域增強(qiáng)系統(tǒng)中一種多徑抑制完好性算 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 美國(guó)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(nèi)向用戶提 供精確、連續(xù)的三維位置、速度與時(shí)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(lǐng)域所需的精度要求，這就需要建立增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)GPS進(jìn)行增強(qiáng)，局域 增強(qiáng)系統(tǒng)LAAS即是這樣的增強(qiáng)系統(tǒng)。
[0003] 局域增強(qiáng)系統(tǒng)LAAS是美國(guó)聯(lián)邦航空局FAA提出的地基增強(qiáng)系統(tǒng)。LAAS的地面站 根據(jù)衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)和已知的基準(zhǔn)接收機(jī)精確位置計(jì)算衛(wèi)星的偽距校正量、載波相位校正量 等差分?jǐn)?shù)據(jù)，并將這些信息發(fā)送給機(jī)載子系統(tǒng)。機(jī)載子系統(tǒng)將地面站發(fā)送的差分?jǐn)?shù)據(jù)等用 于解算，以獲得高精度的導(dǎo)航參數(shù)。
[0004] 衛(wèi)星導(dǎo)航局域增強(qiáng)系統(tǒng)是一個(gè)地基差分系統(tǒng)，通過(guò)地面差分站發(fā)播衛(wèi)星差分?jǐn)?shù) 據(jù)，用戶將差分?jǐn)?shù)據(jù)用于解算來(lái)獲得高精度的導(dǎo)航參數(shù)，如速度、位置和時(shí)間。該系統(tǒng)采用 的差分技術(shù)是利用多個(gè)參考接收機(jī)測(cè)量的位置信息或距離信息及其他導(dǎo)航信息的相關(guān)性 能消除部分多徑，大大提高了導(dǎo)航定位精度。普遍認(rèn)為，它可以滿足非精密進(jìn)近以及I、π 直至ΠΙ類精密進(jìn)近著陸要求。
[0005] 多徑干擾是目前無(wú)線數(shù)字通訊中面臨的常見問(wèn)題。隨著數(shù)字通訊技術(shù)的不斷發(fā) 展，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，傳輸速率不斷提高，帶寬增大是當(dāng)前無(wú)線通訊發(fā)展的趨勢(shì)。而多徑嚴(yán) 重的信道中，高速的數(shù)字通訊，多徑效應(yīng)的時(shí)延擴(kuò)展將遠(yuǎn)大于碼間間距，形成嚴(yán)重的符號(hào)間 干擾，將會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成嚴(yán)重影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種數(shù)字波束天線GPS多徑抑制方法，應(yīng) 用雙頻平滑差分和數(shù)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(gè)系統(tǒng)的可用性。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0008] 步驟一：為多徑信號(hào)建模，獲取直達(dá)信號(hào)和反射信號(hào)的多徑延遲τπ= (Rfdrni-R)/c和相對(duì)相位ea =ZitFucTaif其中，Rd為導(dǎo)航衛(wèi)星到反射點(diǎn)的距離，R為導(dǎo)航衛(wèi)星 到接收天線的直達(dá)距離，drm為反射點(diǎn)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(hào)建模，得到天線端口N的輸出 .. 窗 = 卜+ 和天線響應(yīng)矩陣 Smk=H),其中，am = [aml，…·，aJτ是第m個(gè)信號(hào)元素方向上的混合 陣列響應(yīng)，Pf(t)是接收機(jī)的偽隨機(jī)噪聲（PRN)碼，Λω= 2πAf是多普勒誤差，n(t)是 一個(gè)N*1的接收機(jī)噪聲建模為無(wú)關(guān)基帶限制的高斯白噪聲，h是第i個(gè)干擾上的混合陣列 響應(yīng)，Gk和Ψ--為第m個(gè)信號(hào)方向上第k個(gè)受控接收模式天線陣列元素；
[0010]步驟三：在時(shí)間Ta內(nèi)整合接收信號(hào)確定干擾協(xié)方差1得到 接收機(jī)熱噪聲的方差歸一化預(yù)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(zhuǎn)換和偽隨機(jī)噪聲碼的解擴(kuò)，獲得權(quán)重陣列響應(yīng) 8T 由天線增益替換為多徑干擾源的相關(guān)輸出P(T) =.....--JyA(t)ρ(|τ)Λ=!P4·jQP和

【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)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(hào)建模，獲取直達(dá)信號(hào)和反射信號(hào)的多徑延遲τπ= (Rd+drm-R)/c和 相對(duì)相位Θm = 2πFuτm，其中，Rd為導(dǎo)航衛(wèi)星到反射點(diǎn)的距離，R為導(dǎo)航衛(wèi)星到接收天線 的直達(dá)距離，drm為反射點(diǎn)到接收天線的距離，F(xiàn)ui為GPS的載頻，c為光速； 步驟二：為接收信號(hào)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(gè)信號(hào)元素方向上的混合 陣列響應(yīng)，Pf(t)是接收機(jī)的偽隨機(jī)噪聲（PRN)碼，Λω= 2πAf是多普勒誤差，n(t)是 一個(gè)N*1的接收機(jī)噪聲建模為無(wú)關(guān)基帶限制的高斯白噪聲，h是第i個(gè)干擾上的混合陣列 響應(yīng)，Gk和Ψ--為第m個(gè)信號(hào)方向上第k個(gè)受控接收模式天線陣列元素； 步驟三：在時(shí)間Ta內(nèi)整合接收信號(hào)確定干擾協(xié)方差得到接 9 收機(jī)熱噪聲的方差歸一化預(yù)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(zhuǎn)換和偽隨機(jī)噪聲碼的解擴(kuò)，獲得權(quán)重陣列響應(yīng)由 天線增益替換為多徑干擾源的相關(guān)輸出：
和
步驟五：獲得平滑低通濾波器結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01S19/22GK104316937SQ201410538752
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所