一种数字波束天线gps多径抑制方法
【专利摘要】本发明提供了一种数字波束天线GPS多径抑制方法，首先为多径信号建模，获取直达信号和反射信号的多径延迟和相对相位；然后为接收信号模型，得到天线端口N的输出和天线响应矩阵，整合接收信号确定干扰协方差，得到接收机热噪声的方差归一化预期值，获得电子天线模块的输出；执行最终的基带转换和伪随机噪声码的解扩，获得权重阵列响应由天线增益替换为多径干扰源的相关输出，获得平滑低通滤波器结果。本发明可以大幅改善多径误差，并相应的提高整个系统的可用性。
【专利说明】一种数字波束天线GPS多径抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星导航领域，是卫星导航局域增强系统中一种多径抑制完好性算 法。
【背景技术】
[0002] 美国的全球定位系统GPS可以连续/全天候的工作，并能在全球范围内向用户提 供精确、连续的三维位置、速度与时间信息。但由于GPS本身固有的特性，使得单纯使用GPS 不能够满足许多民用领域所需的精度要求，这就需要建立增强系统对GPS进行增强，局域 增强系统LAAS即是这样的增强系统。
[0003] 局域增强系统LAAS是美国联邦航空局FAA提出的地基增强系统。LAAS的地面站 根据卫星测距信号和已知的基准接收机精确位置计算卫星的伪距校正量、载波相位校正量 等差分数据，并将这些信息发送给机载子系统。机载子系统将地面站发送的差分数据等用 于解算，以获得高精度的导航参数。
[0004] 卫星导航局域增强系统是一个地基差分系统，通过地面差分站发播卫星差分数 据，用户将差分数据用于解算来获得高精度的导航参数，如速度、位置和时间。该系统采用 的差分技术是利用多个参考接收机测量的位置信息或距离信息及其他导航信息的相关性 能消除部分多径，大大提高了导航定位精度。普遍认为，它可以满足非精密进近以及I、π 直至ΠΙ类精密进近着陆要求。
[0005] 多径干扰是目前无线数字通讯中面临的常见问题。随着数字通讯技术的不断发 展，数据量越来越大，传输速率不断提高，带宽增大是当前无线通讯发展的趋势。而多径严 重的信道中，高速的数字通讯，多径效应的时延扩展将远大于码间间距，形成严重的符号间 干扰，将会对信号的传输造成严重影响。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种数字波束天线GPS多径抑制方法，应 用双频平滑差分和数字多波束受控接受大幅改善固定增益天线的多径误差，从而提高改善 整个系统的可用性。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0008] 步骤一：为多径信号建模，获取直达信号和反射信号的多径延迟τπ= (Rfdrni-R)/c和相对相位ea =ZitFucTaif其中，Rd为导航卫星到反射点的距离，R为导航卫星 到接收天线的直达距离，drm为反射点到接收天线的距离，^^为GPS的载频，c为光速；
[0009] 步骤二：为接收信号建模，得到天线端口N的输出 .. 窗 = 卜+ 和天线响应矩阵 Smk=H),其中，am = [aml，…·，aJτ是第m个信号元素方向上的混合 阵列响应，Pf(t)是接收机的伪随机噪声（PRN)码，Λω= 2πAf是多普勒误差，n(t)是 一个N*1的接收机噪声建模为无关基带限制的高斯白噪声，h是第i个干扰上的混合阵列 响应，Gk和Ψ--为第m个信号方向上第k个受控接收模式天线阵列元素；
[0010]步骤三：在时间Ta内整合接收信号确定干扰协方差1得到 接收机热噪声的方差归一化预期值获得电子天线模块的输出 ， F轟繼== Hs ω - 慮+ ω 11繼+￡|^ _*%曹I? *
[0011] 步骤四：执行最终的基带转换和伪随机噪声码的解扩，获得权重阵列响应 8T 由天线增益替换为多径干扰源的相关输出P(T) =.....--JyA(t)ρ(|τ)Λ=!P4·jQP和
【权利要求】
1. 一种数字波束天线GPS多径抑制方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤一：为多径信号建模，获取直达信号和反射信号的多径延迟τπ= (Rd+drm-R)/c和 相对相位Θm = 2πFuτm，其中，Rd为导航卫星到反射点的距离，R为导航卫星到接收天线 的直达距离，drm为反射点到接收天线的距离，Fui为GPS的载频，c为光速； 步骤二：为接收信号建模，得到天线端口N的输出 r(t) = -Te)e-抑+W+n(t>-?￥ + Vj5 =,其中,am = [aml,…，a_J1是第m个信号元素方向上的混合 阵列响应，Pf(t)是接收机的伪随机噪声（PRN)码，Λω= 2πAf是多普勒误差，n(t)是 一个N*1的接收机噪声建模为无关基带限制的高斯白噪声，h是第i个干扰上的混合阵列 响应，Gk和Ψ--为第m个信号方向上第k个受控接收模式天线阵列元素； 步骤三：在时间Ta内整合接收信号确定干扰协方差得到接 9 收机热噪声的方差归一化预期值I=ι+Σ匕获得电子天线模块的输出 ψ
步骤四：执行最终的基带转换和伪随机噪声码的解扩，获得权重阵列响应由 天线增益替换为多径干扰源的相关输出：
和
步骤五：获得平滑低通滤波器结果。
【文档编号】G01S19/22GK104316937SQ201410538752
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】王党卫, 任小伟, 孙旭升, 吕超, 冯泽 申请人:中国电子科技集团公司第二十研究所