世界范围多个全球卫星导航系统(GNSS)正历经升级或建设的快速发展,但多径仍是GNSS最主要的误差源。目前GNSS多径抑制方法的最重要进展是改进跟踪通道和多径估计方法,但改进跟踪通道方法无法改善多径对载波相位测量精度的影响,而多径估计方法依赖于多径动态模型准确性,均不能适应复杂时变多径环境中的高精度应用。本项目从GNSS信道模型的角度,将无线通信领域的信道均衡理论应用于GNSS接收机通道处理,研究基于接收机基带处理的GNSS动态多径抑制方法,内容包括(1)拟利用多径信道输出致使相关函数畸变的特性,建立动态多径抑制的自适应盲均衡方法;(2)基于多径信道估计器,估计及补偿跟踪环路的多径误差;(3)联合拟采用小波滤波的观测量多径滤波器。通过多径处理的综合方法,解决GNSS接收机码和载波跟踪环路以及伪距和载波相位观测量中的多径误差问题,满足动态及高精度GNSS导航应用中的动态多径抑制需求。
GNSS;dynamic multipath mitigation;adaptive blind equalizer;wavelet filtering;positioning accuracy
本项目重点研究了全球卫星导航系统(GNSS)动态多径抑制的联合自适应盲均衡方法。仅利用表征多径信道输出的导航接收机相关器采样数据为观测量,建立了多径抑制的盲均衡原理框架;在动态多径信道估计器研究方面,先后探索了粒子滤波算法、实时递推最小二乘算法(RLS),以及改善估计稳健性的约束优化自适应算法;研究了接收机多径跟踪误差的补偿方法;针对多径效应对接收机伪距和载波相位观测量的影响,实现了自适应阈值和假设检验阈值两种多径小波滤波算法,形成了基于接收机处理的多径抑制联合方法。此外,基于本项目组前期研制的导航模拟器与软件接收机平台,通过改造与完善多径仿真功能,给出了高可信度的上述算法仿真验证结果。本项目的主要创新点如下(1)时延估计精度优于20ns的粒子滤波多径估计算法;(2)仅需5次迭代计算的RLS自适应动态多径估计算法;(3)满足导航接收机18dB输入载噪比变化范围的约束优化改进自适应多径估计算法;(4)定位精度改善度达到89%的假设检验阈值观测量多径小波滤波算法。本项目的研究成果可直接应用于卫星导航接收机,能够提高复杂多径应用环境中的动态导航定位精度。