一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，包括步骤如下：(1)建立时空大数据多径信息表；以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应的导航位置坐标偏移量为内容；(2)将时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建表区域中的其它导航接收机用户；(3)将时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；(4)该区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标时，如果导航坐标出现跳变，则检索本地数据库中的时空大数据多径信息表，检索得到对应的导航位置坐标偏移量并进行修正，得到定位结果。本发明专利技术基于共享的思想，在抑制多径效应的同时，降低了导航数字中频信号中多径抑制算法的复杂度。

A multipath effect suppression method based on spatiotemporal large data

The invention relates to a method for suppressing multipath time navigation based on the data, including the following steps: (1) the establishment of large data space multipath information table; to coordinate time, through the original input signal is calculated for the two-dimensional index to navigation position offset corresponding to the content; (2) the temporal and spatial data the multipath information table sharing to step (1) built in other tables in the area of user navigation receiver; (3) the time data path information table is loaded into the local database; (4) other navigation receiver user receives navigation coordinates of the area, if the navigation coordinates appear jump, retrieval time data the multipath information table in the local database, retrieved navigation coordinates corresponding to the offset and correction, obtaining positioning result. Based on the idea of sharing, the complexity of multipath suppression algorithm in navigation digital intermediate frequency signal is reduced while suppressing multipath effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法
本专利技术涉及一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，属于卫星导航

技术介绍
卫星导航具有全天候、连续性和实时性的特点，可以给用户提供定位、测速和授时等服务，现已广泛应用于各个领域，并且应用范围仍在不断扩大。卫星导航接收机定位精度会受到各种因素的影响，导致定位结果与实际位置有一定偏差。在城市高楼林立的环境中，多径干扰是主要误差来源之一，且这种误差会随着时间和接收机的位置变化而变化，从定位算法上难以精确消除。由于多径信号的存在，使得接收信号与本地伪随机码的自相关函数曲线产生畸变，引入码相位鉴别误差和码相位测量误差。同时，多径信号也会给载波相位的测量带来误差，最终导致定位结果不准确，甚至出现位置跳变。利用数字中频信号处理技术的多径抑制和消除方法主要分为两类，一类是改进相关器或码环鉴别器设计，以达到减小多径误差的目的，如窄距相关器技术、双差鉴别器技术等。这类方法实现简单，但是多径的抑制性能通常无法满足高精度的定位要求；另一类方法是估计出各个多径信号成分的参数，并将这些多径信号成分从总的接收信号中减去而还原出直射波信号，如多径估计延迟锁定环路(MEDLL)、Vision相关器等技术，这些技术可以有效地减少码相位和载波相位测量值的多径效应。但是用于求解多径信号参数的最优化估计方法实现较为复杂，显著增加了解码算法的计算量，在低功耗应用中受到限制。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法。本专利技术的核心思想是采集城市等高楼林立、易发生多径效应区域的多径参数，建立基于时空大数据的多径信息表，并将该多径信息表共享给该区域的其它导航接收机用户，用户通过检索多径信息表修正定位结果。本专利技术的技术方案为：一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，包括步骤如下：(1)建立时空大数据多径信息表；所述时空大数据多径信息表包括时间、通过原始输入信号解算出的坐标、导航位置坐标偏移量，所述时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、对应原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号(包含一个或多个多径信号的信号)，通过标准捕获、跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；(2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；(3)所述区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；(4)所述区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)时，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)出现跳变，在有多径信号存在的情况下，导航坐标会发生瞬时的变化，外在表现就是坐标跳来跳去，平时用手机地图导航时应该也经常会遇到这种情况。则以跳变后的位置与时间为索引检索本地数据库中的时空大数据多径信息表，检索得到对应的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，修正得到定位结果(X,Y,Z)，修正过程如式(Ⅰ)所示，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)未出现跳变，则不进行坐标修正；根据本专利技术优选的，所述步骤(1)，通过步骤A-B建立时空大数据多径信息表，包括步骤如下：A、将原始输入信号s(t)分为3个支路：原始输入信号s(t)的表达式如式(Ⅱ)所示：式(Ⅱ)中，sd(t)为直射波信号，si(t)为反射波信号i，M为反射波数目，0<i≤M，A为信号振幅，p(t)是值为±1的数据码和伪随机码的异或和，f是考虑多普勒效应后的载波频率，αi是反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数，τi是反射波信号i相对于直射波信号的传播延时，是反射波i载波相位变化；第一条支路中，将原始输入信号s(t)依次进行捕获、跟踪、解调，获取包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)；第三条支路中，将原始输入信号s(t)进行预捕获，判断原始输入信号s(t)中是否存在多径信号，如果存在，则进入信号分离器估计出对应的多径参数，并进入本地反射波信号发生器，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，如果不存在，则本地反射波信号发生器不工作；所述多径参数包括反射波数目M，反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数αi、反射波信号i相对于直射波信号的时延τi；所述多径信号即所述反射波信号，是指反射波为导航卫星发射的信号经过反射后产生的信号；第二条支路中，原始输入信号s(t)与第三条支路产生的本地反射波信号s'(t)作差，得到直射波信号sd(t)，该直射波信号sd(t)依次进行捕获、跟踪、解调，得到修正后的导航位置坐标(X0,Y0,Z0)；B、将修正后导航位置坐标(X0,Y0,Z0)与包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)作差，得到导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，即：记录第二条支路原始输入信号s(t)接收时间为时空大数据多径信息表中的时间，记录第一条支路产生的多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)为通过原始输入信号解算出的坐标，记录得到的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)为时空大数据多径信息表中对应上述时间、对应上述原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量，以时间、原始输入信号解算出的坐标为二维索引，建立时空大数据多径信息表，存储对应的导航位置坐标偏移量。根据本专利技术优选的，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，s'(t)的求取公式如式(IV)所示：根据本专利技术优选的，所述步骤(4)中，该区域中其它导航接收机用户接收导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)，包括步骤如下：输入信号依次经过捕获、跟踪、解调解算出导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)。根据本专利技术优选的，建立时空大数据多径信息表的实现电路，包括捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二、预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、时空大数据多径信息表模块，将原始输入信号分为3个支路：所述第一支路包括依次串联的所述捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器二，所述第二支路包括依次串联的所述加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述第三支路包括依次串联的所述预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述加法器二连接所述时空大数据多径信息表模块。根据本专利技术优选的，所述捕获模块一、捕获模块二用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；所述跟踪模块一、跟踪模块二用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块一、解调模块二用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息；所述预捕获模块用于获取输入信号与本地伪随机码的相关函数并判断输入信号中是否存在多径信号；所述信号分离器分离出多径信号中对应的多径参数；所述本地反射波信号发生器用于产生本地反射波信号；所述加法器一输入端分别为输入信号和本地反射波信号发生器产生的本地反射波信号，输出端为两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)建立时空大数据多径信息表；所述时空大数据多径信息表包括时间、通过原始输入信号解算出的坐标、导航位置坐标偏移量，所述时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、对应原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号，通过标准捕获、跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；(2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；(3)所述区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；(4)所述区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标(X

【技术特征摘要】
1.一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)建立时空大数据多径信息表；所述时空大数据多径信息表包括时间、通过原始输入信号解算出的坐标、导航位置坐标偏移量，所述时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、对应原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号，通过标准捕获、跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；(2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；(3)所述区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；(4)所述区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)时，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)出现跳变，则以跳变后的位置与时间为索引检索本地数据库中的时空大数据多径信息表，检索得到对应的导航位置坐标偏移量(ΔX,ΔY,ΔZ)，修正得到定位结果(X,Y,Z)，修正过程如式(Ⅰ)所示，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)未出现跳变，则不进行坐标修正；2.根据权利要求1所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，所述步骤(1)，通过步骤A-B建立时空大数据多径信息表，包括步骤如下：A、将原始输入信号s(t)分为3个支路：原始输入信号s(t)的表达式如式(Ⅱ)所示：式(Ⅱ)中，sd(t)为直射波信号，si(t)为反射波信号i，M为反射波数目，0<i≤M，A为信号振幅，p(t)是值为±1的数据码和伪随机码的异或和，f是考虑多普勒效应后的载波频率，αi是反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数，τi是反射波信号i相对于直射波信号的传播延时，是反射波i载波相位变化；第一条支路中，将原始输入信号s(t)依次进行捕获、跟踪、解调，获取包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)；第三条支路中，将原始输入信号s(t)进行预捕获，判断原始输入信号s(t)中是否存在多径信号，如果存在，则进入信号分离器估计出对应的多径参数，并进入本地反射波信号发生器，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，如果不存在，则本地反射波信号发生器不工作；所述多径参数包括反射波数目M，反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数αi、反射波信号i相对于直射波信号的时延τi；所述多径信号即所述反射波信号，是指反射波为导航卫星发射的信号经过反射后产生的信号；第二条支路中，原始输入信号s(t)与第三条支路产生的本地反射波信号s'(t)作差，得到直射波信号sd(t)，该直射波信号sd(t)依次进行捕获、跟踪、解调，得到修正后的导航位置坐标(X0,Y0,Z0)；B、将修正后导航位置坐标(X0,Y0,Z0)与包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)作差，得到导航位置坐标偏移量(ΔX,ΔY,ΔZ)，即：记录第二条支路原始输入信号s(t)接收时间为时空大数据多径信息表中的时间，记录第一条支路产生的多径误差的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永，孙娟娟，杨楠，陈蒙琪，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37