一种基于信噪比波动信息的gnss抗多径选星方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航定位技术领域，具体涉及一种基于信噪比波动信息的GNSS 抗多径选星方法，用以提高存在多路径效应等干扰环境下的GNSS定位（尤其是基于载波相 位的RTK定位）性能。
【背景技术】
[0002] 在GNSS定位中，多路径效应误差是最主要的误差源之一，特别是对于差分GNSS定 位而言。一般而言，由多路径引起的伪距观测值误差为1~5m，载波相位观测值误差为1~ 5cm。在差分定位（也称相对定位）中，基准站和流动站（或称用户站）之间的共性误差 (如轨道误差、卫星钟差、大气误差等）在很大程度上得到消除或削弱；但是，由于多路径情 况在基准站和流动站两处可能完全不同，也即多路径效应的空间相关性很弱，使得多路径 误差无法通过差分定位的方式得到改善；相反的，由它引起的基准站接收机测量误差会错 误地成为差分校正值的一部分而播发给周边各个流动站接收机，从而使得流动站接收机的 多路径误差不减反增。因此，多路径误差成为差分系统特别是短基线、基于载波相位测量值 的差分系统的主要误差源，通常会造成载波相位测量值的整周模糊度无法固定，并带来较 为严重的定位误差，从而影响RTK等高精度定位手段的工作性能。
[0003] 虽然，作为诸如CORS网等地基增强参考网中的基准站一般配备具有抑制多路径 效应功能的高性能GNSS接收机与天线，且基准站接收机天线常常安装在经过严格选址的 地势高且开阔的位置上，以尽可能地消除基准站上的多路径误差；但是，作为实际用户而 言，其周边环境是因时因地而变且复杂多样的，且一般不具备高性能接收机与天线这一条 件（虽然这也只是在一定程度上抑制多路径效应），因此不得不考虑多路径这一主要的误 差源。另外，目前针对多路径效应误差的分布尚无合理的规律可循，但对于静态接收机来 说，多路径误差随着卫星的移动可以略呈周期为几分钟的正弦波动。
[0004] 除了在接收机天线端和跟踪环路中采取相应的多路径抑制措施之外，在定位解算 时通过合理的选星方法也可以在一定程度上排除含多路径卫星的影响，保证整周模糊度固 定的几率，并提高定位精度。常用的选星方法包括基于高度角的方法和基于信噪比的方法 等。其中，高度角选星方法将低于给定截止高度角（例如10°或15° )的卫星排除，使其 不参与定位解算。由于高度角较低的卫星通常更容易受多路径效应的影响，故此类方法对 减小多路径误差能够起到一定的作用。基于信噪比的选星方法将低信噪比卫星舍去（或者 赋予较低的权重），鉴于高度角较低的卫星其信噪比通常也较低，因此，该方法同样为抑制 多路径带来一定的好处。然而，在实际应用场景中，多路径信号并不仅仅来自于低高度角卫 星。特别是在城市等具有高大垂直结构建筑的"峡谷"环境下，高度角较高的卫星也常常会 受到多路径效应的影响。
[0005] 研宄表明，当卫星信号的观测质量良好时，其信噪比（SNR)变化基本保持平稳，在 一段时间内的波动较小；而当卫星信号的观测质量较差时（如发生了较为严重的多路径效 应时），其信噪比也将呈现出较大的波动；同时，对于静态接收机来说，多路径误差随着卫 星的移动可以略呈周期为几分钟的正弦波动。因此，可以利用这些特点作为高精度定位时 的选星依据，剔除受多路径效应影响严重的卫星，从而有效提高定位精度。
[0006] 基于以上技术背景和应用背景，本发明提出了一种利用卫星导航信号在一段时间 内的信噪比波动信息进行选星的方法，用以解决存在多路径效应等干扰环境下的GNSS高 精度定位问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了解决多路径等干扰环境下，GNSS难以实现高精度定位的问 题，提出了一种基于信噪比波动信息的GNSS抗多径选星方法，该方法剔除受多路径效应等 干扰影响严重的卫星，从而有效提高多路径等干扰环境下的GNSS定位精度。
[0008] 实现本发明的技术方案如下：
[0009] 一种基于信噪比波动信息的GNSS抗多径选星方法，具体过程为：
[0010] 步骤一，利用截止高度角选星方法对卫星进行初选，剔除高度角低于所设定截止 高度角的卫星；
[0011] 步骤二，针对初选未被剔除的卫星，选择一定宽度的时间窗口 T，根据时间窗口 T 内接收机所输出的每颗卫星各时刻信号信噪比值的起伏波动情况，通过设置门限值SV进 行二次筛选；
[0012] 具体过程为：
[0013] (1)针对每一颗卫星，将其信噪比值的起伏波动情况用其标准差std(SNR)T的大小 来描述，如式（1)所示：
[0015] 其中，Xi表示时间段T内每一个信噪比观测值，N表示时间T内信噪比观测值的总 数，y表示时间T内所有信噪比观测值的平均值；
[0016] (2)将每一颗卫星的标准差与设置门限值进行比较，如式⑵所示：
[0017] std(SNR)T< SV (2)
[0018] 对于满足式（2)的卫星，予以保留，对于不满足式（2)的卫星，则舍弃；
[0019] 步骤三，判断经两次筛选后予以保留的卫星数量是否满足定位条件，如果满足，将 两次筛选后所保留的卫星作为最终选定卫星，如果不满足，针对初步筛选所保留的卫星，根 据各卫星信噪比值的起伏波动从小到大依次选择出满足定位条件的卫星，实现GNSS抗多 径选星。
[0020] 进一步地，本发明所述时间窗口 T为10minutes〇
[0021] 进一步地，本发明所述截止高度角位于8°~15°范围内。
[0022] 进一步地，本发明所述门限值SV为4dBHz。
[0023] 有益效果
[0024] 本发明利用高度角和卫星信噪比值的起伏情况对卫星实现两次筛选，以便选择最 优的观测卫星进行定位，从而有效提