專利名稱：一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法
技術領域：
本發明涉及GPS系統中的濾波器方法，尤其是一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法，屬于GPS通信技術領域。
背景技術：
GPS衛星發射的射頻信號為將C/A碼和導航數據調制在載波上所得到的信號。現代通用的數字GPS接收機包括射頻接收天線、下變頻器、基帶信號通道和數據輸出，完成信號的接收、捕獲、比特同步、跟蹤、解調和定位解算等。其基本的工作流程為GPS天線接收所有可見GPS衛星信號，并將微弱電磁波轉化為微弱電流，然后通過前置低噪聲放大器對微弱的信號電流進行放大，接著通過變頻轉換將高頻信號下變頻為中頻數字信號后送入各個接收的數字基帶信道進行處理。處理過程包括首先捕獲模塊通過對所有不確定的C/A 碼的時延和所有不確定的多普勒頻移完成二維搜索，從而找到可視衛星、粗略的C/A碼延遲和多普勒頻移，完成比特同步之后將結果輸入到跟蹤模塊，而跟蹤模塊主要完成C/A碼、 相位和多普勒頻移的跟蹤，從而獲得這些參數的精確估計值。采用相位和多普勒頻移的估計來復制本地載波頻率與接收到的數字信號的載波頻率一致，進而剝離載波，得到C/A碼和導航數據碼，此為載波跟蹤環路；利用估計的碼延遲通過相關器的運算來得到超前碼、即時碼和滯后碼，進而復制本地C/A碼和接收到的數字信號中的C/A碼一致，進而剝離C/A 碼，此為碼跟蹤環路。碼跟蹤環路和載波跟蹤環路統稱為跟蹤環路。經過跟蹤環路的處理之后得到導航數據，導航數據解碼得到衛星的星歷和歷書，由它們可以計算得到衛星的位置以及衛星信號的發射時間，結合本地時間可以得到信號從衛星到接收機的傳播時間，乘以光速后得到偽距，稱之為偽距而不是距離的原因為這個距離里面有諸如大氣時延、接收機時鐘誤差以及接收機的測量誤差等所引起的距離上的偏差，而不是從衛星到達接收機的真實距離。至此得到了衛星位置和偽距。至少要4顆衛星的數據，就可以聯立解方程組來得到接收機所在的位置，此為定位解算過程。實際的GPS測量中，由于多徑干擾及其他環境噪聲的影響，致使定位精度降低。多徑干擾的產生可以解釋如下接收機天線接收的信號包括直接來自衛星方向的直達信號和直達信號經過一次或多次在接收天線四周的反射面反射后得到的信號，即多徑信號，多徑信號和直達信號的傳播路徑不同，因此有不同的幅度、相位和時延，從而導致合成信號的波形發生扭曲。而其他的環境噪聲包括大氣時延、接收機時鐘誤差以及接收機的測量誤差等， 從而影響定位精度，產生定位誤差。其中對多徑抑制方法的研究通常從抑制多徑天線設計、 環路鑒相器設計和數據后處理三個方面進行，它們各有利弊，一個完善的多徑抑制策略往往是考慮設計目標后對這些方法的綜合運用。在接收機內部跟蹤環路的數字信號處理過程中采取多種措施來抑制多徑效應顯得相當現實和有效。跟蹤之后的數據后處理方法中，以載波多普勒來輔助碼偽距是一個比較有效的方法，而且操作簡單，不需要占用大量資源，也不改變環路架構，因而近幾年很受歡迎。但現有載波多普勒輔助碼偽距方法采用固定濾波窗口長度N，所以必須等待N時間才可以進入濾波狀態。
發明內容
本發明針對現有載波多普勒輔助碼偽距方法固定濾波窗口長度N的缺陷，提出了一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法。本發明采取的技術方案是一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法，以基帶處理過后得到的載波多普勒和碼偽距為基礎，采用載波多普勒來輔助碼偽距，獲得平滑后的精確碼偽距，其特征在于設置動態調整濾波窗口長度的濾波器替代固定濾波窗口長度的濾波器，從第一個收集到的偽距和載波多普勒數據開始即進入濾波狀態，濾波窗口長度從初始的一，并此后每秒輸出一個平滑值后，實行偽距平滑時濾波窗口長度依次加一，直至達到預先設定的濾波窗口長度N后，濾波窗口長度保持不變，在每一個濾波窗口長度下，進行三個步驟的計算過程，得到本時刻的最終偽距平滑值，三個步驟的計算過程如下1)得到一個濾波窗口長度η的碼偽距和載波多普勒之后，首先經過下面公式的計算得到相應時刻的濾波之后的碼偽距的先驗估計值
權利要求
1. 一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法，以基帶處理過后得到的載波多普勒和碼偽距為基礎，采用載波多普勒來輔助碼偽距，獲得平滑后的精確碼偽距，其特征在于設置動態調整濾波窗口長度的濾波器替代固定濾波窗口長度的濾波器，從第一個收集到的偽距和載波多普勒數據開始即進入濾波狀態，濾波窗口長度從初始的一，并此后每秒輸出一個平滑值后，實行偽距平滑時濾波窗口長度依次加一，直至達到預先設定的濾波窗口長度N后， 濾波窗口長度保持不變，在每一個濾波窗口長度下，進行三個步驟的計算過程，得到本時刻的最終偽距平滑值，三個步驟的計算過程如下1)得到一個濾波窗口長度η的碼偽距和載波多普勒之后，首先經過下面公式的計算得到相應時刻的濾波之后的碼偽距的先驗估計值
全文摘要
一種抑制多徑干擾及噪聲的濾波器方法，以載波多普勒來輔助碼偽距，實現多徑和環境噪聲的抑制。相對于現有方法中的固定濾波窗口，本方法提出動態調整濾波窗口，從第一個數據開始即進入濾波狀態，窗口長度依次加一，直至達到預先設定的濾波窗口長度。本方法無疑更靈活，可以快速進入濾波狀態，而不必等待一個濾波窗口長度的時間后才可以進入濾波狀態。定位的初始階段，系統是不穩定的，定位點跳動較大，本方法法正可以在初始階段提高定位精度，尤其對于實現在GPS定位存在嚴重的多徑干擾的情況和其他環境噪聲的城市環境中精確定位有很大意義。
文檔編號G01S19/21GK102508266SQ20111034832
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者丁榮榮, 孫麗, 時龍興, 楊軍, 趙巖 申請人:東南大學