GNSS多径抑制手段简介

Ref: Byun. 2002

冯晓超， GNSS接收机抗多径技术， 2010

多径抑制手段包括接收机内的信号处理手段和接收机外的信号处理手段。

1. 天线

1.1 天线增益控制

多径的来源主要来自于信号反射、折射和散射信号等多种信号通过不同途径达到天线。非直射信号带来的传播距离上的延迟，导致了多径误差的产生。

由于大部分的多径信号来自于水平方向附近，通过抑制接近水平方向的天线增益，可以降低多径的干扰。

然而这种方式通常需要天线阵列、大的天线孔径或者其他的工艺，在静态基站的情况下比较适用，在需要全向增益和小型天线尺寸的高动态情况下并不适用。

1.2. 天线极化

天线的极化可能会导致额外的多径误差。接收到的GPS信号是右旋圆极化，理论上来说，在理想导体的反射后，右旋圆极化会变成左旋圆极化，这种信号理想GPS天线无法接收。实际情况下，右旋圆极化的天线对右旋圆极化信号和左旋圆极化的信号敏感度并不一致，这也提供了对于多径反射信号的一定程度上的衰减。

1.3 Choke-Ring天线

在天线下放置射频吸收材料，可以一定程度上抑制多径误差，进而提高天线的增益。这也是在天线下放置金属盘想法的来源，这种方式可以抑制从下传播至上的多径信号，但是这种方式的缺点在于到达金属盘边缘的表面波会通过水平路径达到接收机。

扼流圈的存在可以抑制表面波的影响，该天线由圆形接地层和一系列具有四分之一波长深度的同心圆形凹槽组成。这些凹槽放置在接地层的顶部，并在底部很短并在顶部打开。这些波谷在GPS信号频率处表现出非常高的阻抗，并防止形成水平表面波。因此，通过在低仰角处提供陡峭的增益截止，同时保持RCP增益（直接信号）的高比率，可以将天线从下方和接近水平方向屏蔽多径信号。

Choke-Ring天线的缺点在于非常笨重，而且对于高高度角的多径信号没有抑制作用。

1.4 其他的多径天线

根据天线的位置，接地面可能会受到风和雨雪的影响，因此，GPS天线的一部分要求在于保持高的多径反射和天线相位中心稳定性，且要在接地面的情况不能确定的情况下。

Conselman设计的天线具有轻量、双带宽、没有接地面且具有不错的多径反射效果。这种天线在其垂直天线罩内有三个分立元件的垂直阵列，相同的阵列元件沿着垂直轴线均匀间隔开并用不同的电流激励。这些元件之间的电流差异决定了天线的指向性增益模式。通过适当地设计阵元和馈电电平，可以使天线仅对来自天顶方向的右圆偏振信号敏感。由于L1和L2波长不同，因此L1和L2的天线阵列分开馈送，但中心是共同的。

1.5 天线阵列

天线阵列中，不同天线的多径环境是不同的，阵列对于直射信号比其他信号更为敏感。

2 接收机基带信号处理技术

2.1 窄相关技术

传统DLL中，码片宽度为1chip，如果是采用非相干解调，能量一致的时候接收机信号时延和导航卫星时延一致，获得匹配，从而获得伪距值。

当相干间距小于1chip的时候，则成为窄相关，多径误差减小是因为窄相关的非相干DLL环不易受延迟的多径信号影响。相关间距0.1 chip时，环路对延迟大于1.05 chip和小于0.1 chip的多径信号不敏感，对于延迟在0.1～1.0 chip范围内的多径信号，最大误差不会超过某一个固定值。

2.2 MEDLL技术

MEDLL技术是NovAtel公司1995年提出并应用到广域增强系统(WAAS)接收机的专利技术，它是能够同时检测和消除多径的优秀算法，不仅能提供高精度的测量数据，也能用于导航信号质量的监测，给出整个相关函数的采样。

MEDLL主要基于统计理论，MEDLL采用多个相关器得到相关函数的多个采样值，然后根据最大似然准则进行迭代计算。在迭代计算的过程中，MEDLL将多径信号考虑在内，利用并行通道的窄相关采样，估计出直接信号和多径信号的幅度、延迟和相位，分析延迟最小的信号，认为是直接信号，其它较大延迟的信号认为是多径信号分量被消除。

MEDLL技术更适用于多径变化缓慢的场合。

2.3 Strobe相关技术

Strobe相关技术是Astech公司提出的专利技术，

Strobe鉴相器有两组相关器，其中一组为窄相关，另一组为宽相关，宽相关的早一迟相关器间隔为窄相关的2倍。相关器输出的鉴相函数可以看作是2组超前减滞后窄相关器的线性函数，可以通过这2组窄相关器的相关函数来推导Strobe鉴相函数。延迟大于相关函数的有效区域多径信号不会对相关函数起作用，也就是延迟小于相关函数的有效区域多径信号才会引起鉴相误差。

由于Strobe鉴相器是2组窄相关器相关函数的线性函数，可以消除更多的多径信号。

Strobe相关器比窄相关技术有更强的多径抑制能力，其一个突出特点是当相对延迟在[d, Tc-d]范围内时，多径误差为0，而在此范围内的窄相关则具有最大的多径误差。

2.4 PAC技术

PAC技术是NovAtel公司的专利技术，是通过补偿相关三角形的不对称性来实现的一种窄相关技术。部分类似于Strobe技术。

3 滤波处理技术

3.1 平均法。average method，给定窗口宽度，一定窗口内的数据进行平均，或者Hatch滤波形式。这种方式可以抑制多径和随机噪声的影响。但当多径和随机噪声特征不满足白噪声特征的时候，处理结果较差。

3.2 FIR滤波器，包括一阶和二阶滤波器设计。这种方式的缺点在于滤波器的噪声和信号可能在同一频率上，使用这类滤波可能滤掉了原始数据的有用信息。

3.3 小波滤波。小波滤波处理的难点在于有效的选择小波的基函数，不同的基函数带来的偏差影响较大。可能对于不同的情况普适性不强。

4 长周期信号观测，也称为恒星日滤波

长期的信号观测中，多径会随着卫星运动而导致反射折射信号的改变，因此对于静态接收机来说，多径的变化随着以天为周期，每日的同一时分差距很小。因此用前一天的多径可以用来推算后几天的多径。这种方式的缺点在于必须是静态接收机或者接收机运动变化同卫星轨道的周期完全一致，而且需要提前一天的观测和处理量。

5 SNR。

这种方法使用的事实是载波相位和信噪比（SNR）都是反射器位置和方向的函数。通过使用SNR，可以识别GPS信号反射器的几何形状并估计相位多路径误差。

GNSS多径抑制手段简介相关推荐

啸叫抑制原理简介和软件SDK解决办法
啸叫抑制原理简介和软件SDK解决办法说起"啸叫",大家或许会对这个名词很陌生,但在我们生活中,"啸叫"几乎是所有人都遇见过的一个难题.例如:在KTV大家唱的正 ...
非全研究生业-室内定位研究-UWB多径抑制方法
UWB技术可以通过接收来自不同路径的多个信号来实现定位,这些信号经常被称为多径.在UWB定位系统中,一些常用的多径抑制方法包括: 时间域滤波:对UWB信号的接收信号进行低通滤波,去除高频成分,从而减少 ...
巧用千寻位置GNSS软件|电离层抑制有一套
"电离层抑制"可有效解决GNSS RTK受电离层活跃影响的空旷场景不固定问题,这项功能仅在使用预置FindCM 服务时生效.千寻位置通过全链路闭环自主可控能力的持续打造,为电离层抑 ...
FBT熔融拉锥大芯径多模光纤耦合器简介
光纤耦合器作为一种无源器件,是光纤通信系统中的重要组成部分.根据不同的分类形式种类繁多.其中根据传输模式可分为单模.保偏和大芯径多模.目前,在高能量激光传输过程中,单模光纤耦合器已不能满足需求,大芯径 ...
TVS瞬态抑制二极管简介
瞬态抑制二极管是一种限压型的过压保护器件,也叫TVS,全称Transient Voltage Suppressors,这种二极管可以以pS级的速度把过高的电压限制在一个安全范围之内,从而起到保护后面电 ...
高精度GNSS基带芯片——Alita Baseband ASIC
在已成熟应用的FPGA方案基础上,推出高精度GNSS基带ASIC芯片Alita,通道数.灵敏度.抗干扰等指标全面提升,支持北斗三号全球系统信号,可同时跟踪多达72颗卫星. 集成多传感器融合接口,支持4 ...
GPS、GNSS、NB-IOT介绍
GPS.GNSS.NB-IOT 介绍 GPS 简介发展 GNSS 简介发展 NB-IOT 简介前景后续介绍 GPS 简介利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位.导航的系统,称为全球卫 ...
《3D ISP核心技术算法》系列（1）——ToF测量中的多径现象与消除方法
<3D ISP核心技术算法>系列文章是上海数迹智能科技有限公司结合自身多年来在3D ISP技术方向上的积累,推出的系列型科普文章.系列文章将对影响3D成像质量的主要问题逐一进行讲解,深入浅 ...
瞬态抑制二极管TVS的基本知识
二极管是大家熟悉的元件,但瞬态抑制二极管就可能不太熟悉了.本文将介绍这种特殊二极管的用途. 工作原理等基本知识. 各种电子设备中的各种半导体器件,一般都在直流低电压范围各作;如果在电源中串入一个瞬间上 ...

GNSS多径抑制手段简介

GNSS多径抑制手段简介相关推荐

最新文章

热门文章