GPS码跟踪环自适应多径消除算法

根据多径信号的产生机理,在对GPS接收机中的码跟踪环多径信号模型研究的基础上,提出了采用自适应滤波的来消除GPS多径效应的算法。自适应滤波的方法不需要估计模型的系统参数,而直接通过自适应滤波将多径信号滤除。在有噪声的情况下,自适应滤波的RLS算法是最小二乘意义下的最优估计,仿真的结果表明采用自适应滤波算法可以快速的消除多径的影响,修正鉴相函数的过零点偏差,提高码跟踪环的跟踪精度。由于自适应滤波算法是递推算法,易于软、硬件实现。     

GPS定位多径干扰分析及消除技术

对GPS系统中多径干扰形成原因，多径干扰特性以及在非相干延时锁定环中引起的伪距测量误差，多径干扰消除方法以及多径估计延迟锁定环技术进行了研究分析。     

GNSS信号多径误差非包络评估方法

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。     

GPS测量中多径误差简便模型

多径误差是限制GPS精度进一步提高的环境关键因素之一。根据多径干扰的信号特性,推导了对GPS精度影响最大,反射信号处于镜反射情况下的多径误差的简便模型,讨论了衰减因子和GPS接收机天线高度等参数对多径信号相位的影响,并且进行了仿真计算和分析。     

多径效应的动态特性对码跟踪环路的影响分析

接收机与卫星之间的相对运动,使得多径效应存在动态特性。针对卫星轨道的不同,分析多径效应对测距误差的影响,着重讨论静止接收机接收GEO卫星信号时出现的固有多径现象,仿真分析多径信号的衰落频率对码跟踪环路的影响。仿真结果表明,当衰落频率接近或大于码环路带宽时,多径对码跟踪精度的影响会在一定程度上被滤除;不同的卫星轨道导致多径效应的动态特性存在差异,会使测距误差在时域上表现出短时快变和长时缓变两种特征。为研究多径效应产生机理与卫星轨道因素的相关性提供了验证途径。     

预相关带宽和相关器间隔对导航信号多径性能的影响分析

采用窄相关技术和双△相关技术,对BPSK（1）信号和BOC（1,1）信号在不同预相关带宽和不同相关器间隔时的平均加权多径误差包络进行了仿真,提取了多径误差典型值。结果表明,随着相关器间隔的减小,多径误差逐渐减小,但当相关器间隔为0.1个码片时,多径误差的减小已不明显;多径误差并不是随着预相关带宽的增大一直减小,而是有一...     

北斗卫星导航系统伪距多径分析与仿真

卫星导航系统中伪距测量是否精确直接决定了导航接收机的定位精度.针对卫星导航系统中的伪距测量问题,介绍了伪距测量的原理,分析了伪距测量误差主要取决于钟差、电离层、对流层及多径传播效应引起的误差等,并重点针对多径效应进行分析;针对伪距测量中的多径误差,在定性给出伪距多径效应的基础上,重点对测码伪距多径误差进行了理论分析,建立了信号多径传播效应模型,通过相干超前减滞后鉴别器输出函数给出了测码伪距多径误差的表征方法;最后对测码伪距多径误差进行了仿真分析,分析了多径延时及多径幅度比对多径误差的影响,为伪距测量分析提供依据.     

GNSS导航信号的开环补偿多径抑制方法

多径的存在会给全球导航卫星系统的接收机带来较大的定位误差。因此,高精度的接收机须对多径信号进行抑制。针对目前常用的多径抑制方法的优缺点,提出了一种基于多门延迟和曲线拟合的多径抑制方法。该方法通过多门延迟来重塑伪码的自相关函数,用于找到直射信号的伪码真实位置和接收机码跟踪环路鉴别结果之间的偏差,进一步通过曲线拟合方法更加精确地计算出该偏差,最后将该偏差通过开环方法补偿给伪距计算,使得接收机在不改变环路跟踪性能和抗动态干扰性能的前提下实现定位性能的提升。仿真结果表明新算法在前端带宽的影响下对短、中长多径均能进行有效地抑制。      

扩频测距系统中多径信号伪码跟踪误差分析及消除技术

多径是扩频测距系统的主要误差源之一。介绍了多路径存在条件下码跟踪误差产生的机理,然后对常见的三种多径消除技术-窄相关、Early Late Slope（ELS）和Multipath Estimating Delay Lock Loop（MEDLL）-的原理进行了分析,通过对其性能的仿真与分析比较,指出：在存在多路径干扰时,增加码跟踪环路的相关器数目有助于提高码跟踪的精度,但在一定的处理条件下,码环处理数据的实时性会下降。     

BOC调制信号多径误差分析

针对导航信号的多径误差分析,在多径误差包络曲线分析方法基础上提出了多径误差包络期望分析方法.与包络曲线分析方法相比,包络期望分析方法能够定量分析导航信号多径误差.基于包络期望分析方法,对同码速率的二进制偏移载波(BOC)调制导航信号与二进制相位控键(BPSK)调制导航信号的多径误差进行了对比分析.结果表明,BOC调制导航信号具有更小的典型多径误差.     

FPLL载波跟踪环仿真及高动态GPS信号测试

针对高动态环境下普通CPS接收机跟踪环路容易失锁的问题,考虑到锁频环动态性能好、锁相环跟踪精度高的特点,实现了二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环(FPLL)。根据FPLI.结构原理和误差分析理论,提出了一种FPLI.环路的码相位和载波相位精度分析方法。借助CPS软件接收机平台,在Matlab环境下仿真实现了FPLI.载波跟踪环,并利用Spircnt USS7700仿真器采集高动态CPS模拟信号对FPLI.环路进行了测试。测试结果和精度分析表明,在导航信号的载噪比为40 dB-Hz,加速度为26 g,加加速度为9g/s的条件下,该高动态跟踪环路能够达到码相位1. 31 m(1?）,载波相位为4.24 X 10-3m/s(1?)的跟踪精度。     

GPS接收机多径抑制技术的研究与实现

现阶段有许多因素影响着GPS的定位精度,多径效应就是其中之一,特别在城市环境中,它显得尤为严重。论文中给出了改进型Strobe鉴相器方案,在传统型Strobe算法的基础上,结合对不同多径延迟特性的分析,推导出修正项,使其能够在短多径的条件下更好地进行误差估计,完成精确定位。     

GPS动态监测中多路径效应的规律性研究

在分析GPS多路径效应特性的基础上,结合GPS动态变形监测的特点,对连续多天的观测数据解算结果采用滤波与周日位置求差相结合的方法进行数据处理。研究结果表明,多路径误差具有较强的周日重复性,在有效地削弱多路径效应的影响后,GPS动态监测的三维位置精度可以达到mm级,尤其是垂直方向的精度改善明显。     

一种利用增广参数Kalman滤波的GPS多路径效应处理方法

提出了一种基于增广参数Kalman滤波的多路径效应系统误差估计方法,将系统误差作为状态参数,并对其建立一阶AR模型,同时利用多路径重复性特性,更新多路径误差改正模型,在一定程度上解决了固定多路径误差模型随着时间推移重复性减小而有效性降低的问题,并利用16d实测数据例证了本方法具有一定的可行性和有效性。     

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正。首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法,使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小。通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度。如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正。     

GPS民用广播星历中ISC参数精度分析及其对导航定位的影响

2005年起发射的GPS Block IIR-M卫星在L2频率上新增了L2C民用信号,2010年起发射的Block IIF卫星新增了L5频率及L5I、L5Q两种民用信号。为此,GPS民用广播星历在原有时间群延迟(TGD)参数的基础上,新增了ISC_(C/A)、ISC_(L2C)、ISC_(L5I)及ISC_(L5Q)4种ISC(inter-signal correction)参数,以服务GPS实时导航定位用户。本文给出了ISC参数在GPS单/双频定位中的改正方法、利用不同机构提供的后处理差分码偏差(DCB)产品评估了ISC参数的实际精度、研究了ISC参数对GPS民用导航定位精度的影响。在明确TGD、ISC和DCB 3类参数之间区别与联系的基础上,本文研究表明:GPS广播的ISC_(C/A)参数精度可达0.2ns,TGD、ISCL2C及ISCL5Q参数精度可达0.5ns;以2014年连续11d全球12个MGEX(multi-GNSS experiment)站为例,经由ISC参数改正后,GPS L2C单频标准单点定位(SPP)的位置解精度提高了30.6%,L1C/A+L2C双频SPP的位置解精度提高了12.2%,该精度与L1P(Y)+L2P(Y)消电离层组合SPP的位置解精度相当。     

基于交叉证认的EMD滤波及其在GPS多路径效应中的应用

利用交叉证认的方法,提出一种新的基于EMD滤波去噪方法,并将其应用于GPS多路径效应的研究中。通过模拟实验及实测数据分析表明,该方法能够自适应地选择IMF中的信号层数,削弱随机噪声,合理地分离信号和噪声。利用该滤波方法去噪并建立具有重复性的多路径误差效应改正模型,可有效地削弱多路径效应的影响,进而提高GPS动态变形监测的精度。