星基增强系统码噪声和多路径误差处理方法研究

星基增强系统(Satellite-Based Augmentation System,SBAS)利用伪距测量校正值实现对导航卫星的差分完好性增强,码噪声和多路径误差处理精度是影响系统服务性能和用户定位精度的重要因素.本文详细介绍了三种不同的原始伪距码噪声和多路径误差处理方法,包括单频平滑方法、码噪声和多路径改正方法(code noise and multipath correction,CNMC)以及广域增强系统(Wide Area Augmentation System,WAAS)使用的码噪声多路径方法(code noise multipath,CNMP),并通过正式运行的SBAS数据,验证了不同的码噪声和多路径误差方法对于用户定位精度的影响.结果表明:CNMP能够有效消除SBAS服务性能评估中的原始伪距码噪声和多路径误差影响,相较于CNMC方法,全球参考系统(wide-area reference station,WRS)站点95%水平定位精度提升0.2 m,95%垂直定位精度提升0.47 m.

L1/E1/B1频段卫星导航信号跟踪抗多径性能仿真评估

针对卫星导航信号体制抗多径性能的分析需求,在论述L1/E1/B1频段(1575.42MHz)最新卫星导航信号体制的基础上,分别推导得到基于非相干超前减滞后处理和反正切鉴别器下的码跟踪多径误差包络和载波相位跟踪多径误差的解析表达式,仿真分析了接收机早迟码间距、前端预相关带宽和导航信号调制方式等设计因素对多径误差产生的影响。分析结果表明:为了提高抗多径性能,BDS的B1-C公开服务信号可采用类似Galileo E1OS组合方式的MBOC(6,1,1/11)调制;BDS的B1授权信号可建议优化为BOCcos(15,2.5)调制。

机载二维干涉仪测向误差分析

以相位干涉仪测向原理为基础,对机载二维干涉仪测向误差产生原因进行了详细的阐述。分析了内部噪声造成的相位测量误差和载机倾斜造成的基线位置变化对测向结果的影响。考虑电波传输的多径效应,探讨了二径信道和R ice信道下的测向误差。针对仿真结果中各类误差的变化规律,提出具体改进思路和解决方法。

GPS接收机跟踪环的多径误差分析

基于典型的GPS接收机跟踪环 ,研究了多径效应导致的码相跟踪误差和载波相位跟踪误差 ,得出了码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径参数的解析表达式。计算机仿真表明 ,码相跟踪误差和载波相位跟踪误差随多径信号的幅度的增大而增加 ;码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径信号的相位呈周期性变化 ;载波相位跟踪误差随多径延迟的增加而减少。

多径条件下基于辅助阵元的阵列幅相误差自校正

针对多径环境中均匀线阵(uniform linear array,ULA)的幅相误差的校正问题,在不破坏阵列幅相误差矩阵的前提下,提出了一种多径条件下基于辅助阵元的波达方向(direction of arrival,DOA)估计及幅相误差自校正算法。利用阵列平移的方法对相干信号进行解相干预处理,再利用辅助阵元依据子空间原理构建代阶函数实现相干信源的方位估计,进而对阵列幅相误差进行估计。计算机仿真结果表明,该算法对多径环境下的相干信源具有准确的方位估计与幅相误差自校正性能。

多径效应对信号接收及方向测量的影响

在论述L阵干涉仪和圆阵相关法测向体制误差形成的基础上,基于电磁波传播的多径效应,建立了地空无线链路四径传输模型,并将单个多径分量用时延相同的多径簇来描述,分析了多径分量和多径簇对单个天线接收信号相位和不同天线接收信号互相关系数造成的影响。仿真结果表明,多径条件下接收信号的波形、频谱和相位谱较直射信号都将发生显著的变化,多径效应对俯仰角造成的测量误差要大于对方位角造成的测量误差。

GPS测量中多路径误差的影响

对 GPS测量中多路径误差对测量成果的影响进行了探讨 ,论述了它产生的原理及其对伪距定位与载波相位影响的量级 ,并对反射系数及卫星本身所产生的多路径误差也进行了讨论。最后介绍了减弱和消除多路径误差的方法及手段。

多径环境下联合时间反演和PCA降维的阵列幅相误差校正

针对多径环境下信号源相干导致阵列幅相误差校正不准确的问题,提出了一种联合时间反演和主成分分析的阵列幅相误差校正算法。所提算法利用时间反演的空时同步聚焦特性获取目标的回传矩阵信号以抑制多径效应并降低信号源相干性。时间反演的引入使阵列接收到的回传信号矩阵维度增大,从而增加了算法的计算复杂度,因此借助主成分分析思想对修正后的时间反演回传矩阵进行降维重构以降低算法的计算复杂度。仿真结果表明,在多径环境下,所提算法能够以较低的计算复杂度实现对阵列幅相误差的有效校正。

采用副载波参考波形方法的GNSS双载波环多径抑制技术

为了实现对高阶二进制偏移载波(BOC)信号的无模糊和抗多径接收,将码相关参考波形的闸波设计思路应用于GNSS双载波环路接收方法的副载波锁相环。在副载波锁相环中引入设计的闸波参与信号的相干积分过程,使双载波环法具备抗多径性能且不需要额外引入相关器。对该设计方法的理论和具体实现进行阐述和分析,从副载波多径误差包络和跟踪精度两方面对改进的双载波环路方法性能进行评估。仿真结果显示,采用的算法与双载波环路法相比,可以降低BOC(1,1)信号81.1%的副载波多径误差包络面积以及BOC(14,2)信号75.1%的副载波多径误差包络面积。但是,改进的双载波环路法会带来-6 dB的相干积分后载噪比损失,降低跟踪精度。因此,在闸波参数设计上,需要谨慎选择以平衡算法的多径抑制和跟踪精度性能。综合来看,该方法适用于解决非弱信号条件下及多径环境下的高阶BOC信号接收问题。

一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复方法

使用北斗三频观测值提取伪距多路径误差。分析表明,北斗伪距多路径误差达到m级,且变化较快,不能通过历元间差分完全消除,会对周跳探测及修复产生影响。提出一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复新方法,能有效控制伪距多路径误差的影响,提高周跳修复的成功率。

无线电干涉测距的抗多径性能研究

为提高无线电干涉测距(RIR)在室内等多径环境中的实用性,建立RIR距离估计的多径误差模型。分析多径误差与系统参数的关系,并在2种不同的室内多径环境中利用通用软件无线电外设N210对RIR的测距性能进行实验评估,发现多径误差与系统参数的关系存在门限效应。实验结果表明,当测量带宽增加到160 MHz、频率个数为40时,RIR的均方根误差下降到1 m左右,显示了RIR在室内环境下的可行性和应用潜力。

基于BDS三频相位多路径误差的土壤湿度反演

为丰富GNSS-IR技术的数据源,提出一种基于北斗三频载波相位多路径误差的土壤湿度反演方法。实验结果表明,由多路径误差导出的延迟相位与土壤湿度间存在较强的相关性,相关系数为0.97。该方法仅需较少历元的多路径误差便可获得与基于信噪比的GNSS-IR相当的土壤湿度反演精度,更容易实现土壤湿度的高动态监测。

BDS-3卫星载波相位多路径误差分析

本文利用北斗全球卫星导航系统(BDS-3)卫星BlI.BlC.B2a三个频点观测数据,通过两个消电离层组合计算三频载波多路径误差,同时选取国际GNSS监测评估系统(iGMAS)不同纬度的4个测站进行分析,并与GPS和Galileo卫星数据进行对比。试验结果表明.BDS-3卫星与GPS和Galileo卫星的载波相位多路径误差分别约为5.5cm、3.5cm、0.9cm,并且随着测站纬度的升高均没有出现明显的纬度效应。

多径条件下的阵列系统相位误差校正方法

电子战系统通常采用外辐射源对阵列系统进行通道间相位校正。在室外环境下,受到反射、散射等多径信号叠加的影响,校正得到的相位差已经不是真实入射角度对应的相位差,对系统的高精度测向带来影响。提出一种利用线性调频信号进行阵列系统相位误差校正的方法,通过对接收信号的去斜,实现多径信号与直达信号在频域上的分辨,进而测量出该频点下通道间的相位误差,实现对该角度下的相位误差校正。理论分析和仿真计算表明,该方法能够在多径条件下大幅减小系统校正的相位误差,从而提高系统测向精度。

多径条件下的乘性阵列误差有源校正算法

针对有源校正中的多径传播问题,该文提出了校正源多径条件下的乘性阵列误差(包括幅相误差或互耦效应)校正算法.文中采用单个远场连续波校正源,通过旋转阵列天线在多个校正方位上获得校正数据,基于此依据最大似然准则建立关于乘性阵列误差参数、校正源多径传播方位以及多径衰减系数的优化模型.针对该优化模型,文中设计相应的"嵌入式"Newton型迭代算法用以实现全部未知参量的数值优化.此外,文中还推导出关于全部未知参量的克拉美罗界的闭式表达式.仿真实验验证文中校正算法的渐近有效性,即其渐近性能在大样本条件下可逼近相应的克拉美罗界.