一种基于北斗RDSS双向通信功能的多路径检测方法

发表时间:2021/7/23   来源:《科学与技术》2021年第29卷3月8期   作者:韦庆业
[导读] 本文分析研究了建立在北斗RDSS双向通信功能之上的一种多路径检测形式
        韦庆业
        身份证号码:45010619761227****
        摘要:本文分析研究了建立在北斗RDSS双向通信功能之上的一种多路径检测形式,在30千米为半径的目标区域内,进行合作基准站的授权,对不同卫星信号开展原始性的观察测量,依靠北斗RDSS之上的信道,向北斗地面控制站传输,在控制站中,统计分析处理原始观测量,进行原始观测载造比阈值的获取,本文就卫星信号中,受到多路径影响严重的信号触发,以此促进用户定位精准度的提升。
        关键词:北斗;双向通信功能;多路径检测
        当前,信息技术迅猛发展,当前世界最前沿的科技应用发展领域之一的就是卫星导航系统,这一系统被广泛应用于科学研究、民用领域和均是领域中,我国对卫星导航的建设与研究重视程度比较高,在2000年以后,研究人员进行了自主性研发的卫星导航系统的建立,其名称为北斗卫星导航系统,且随之不断深入的研究了卫星导航技术。当前,北斗卫星导航系统已经被大量应用于社会安全、汽车导航、工程勘测等多种领域,营造了巨大的经济效益,维护了公共安全。当前,北斗卫星导航技术不断发展,研究的热点内容已经集中于如何促进北斗定时定位精准度的提升。
        1、北斗卫星导航系统的组成
        在对卫星任意时刻位置已知的情况下,明确速度信息,以卫星作为标准店,进行空间参考,依靠接受设备,进行卫星与使用人员之间距离的测量,开展多普勒频移信号的测量,以对使用者的速度和位置进行精准确定的系统就是卫星导航定位系统。北斗卫星导航系统为我国独立研发的系统,其组成分别为用户终端、地面控制中心及空间卫星三种,这一系统当前可在其后不同的状况下,为全球范围内的用户,在任何场合下,提供双向通信短报服务、精准定位服务和精准授时服务。
        导航电文、测距码及载波频率均组成了卫星导航信号,以模2加法器方式对测距码及导航电文开展组合以后,对其进行合成,使之形成二进制信号,依据调制,将其向载波加载,此后,卫星可将调制完成的载波信号向外发射。最后,卫星导航信号载波、导航电文及测距码之间,可依靠特殊的调制形式相结合,实现高精准导航定位的卫星导航系统功能的实现,并有效授时并测速。除此以外,依靠优化调制形式,各个系统信号体制可对信号的解调、跟踪及捕获功能进行完善,但是,由于卫星导航系统具有差异性的测距码。当前,我们认识最广泛的GPS系统,应用的测距码为CA,北斗信号所应用的测距码为测距C码,数据码指的是北斗的导航电文,所以,数据码、测距C及载波共同构成了北斗信号。
        2、北斗 RDSS双向通信功能的背景技术
        分析卫星导航定位,其依靠接受机天线,进行卫星发射电磁波信号的接收,并对卫星进行跟踪以此实现。在大部分状况下,到达接收机天线以后的信号大都为叠加信号,为反射及直射两种信号的叠加,部分情况下只存在反射信号,其属于多路效应发生的根源性问题。
        当前,数据处理过程中,无法对多路径效应进行准确估量,无法对其影响进行消减,为降低多路径误差所形成的影响,当前主要采取如下三种方式进行处理:第一,在与反射体较远位置进行天线的设置,但是这一形式对卫星导航系统的应用环境产生了较大的限制,无法对其适用性进行满足;第二,对底座组合及天线的性能进行优化,这一方式必须促进接收机硬件的成本,但是普通用户无法对该成本进行承受;第三,进行先进载波跟踪环路的设计,进行先进码的设计,进一步对所设计码的鲁棒性进行研究。依据上述内容研究发现,必须进行新方式的研究,排除并检测卫星信号的多路径内容,以对多路径影响产生较为严重的卫星信号进行阻断。
        卫星信号在产生多路径效应的状况下,单路反射波信号功率会低于直射波信号的功率,其在对卫星信号由接收机接受以后,会导致载噪比值的下降。多路反射信号组合虽然无法明确保障载噪比值的下降,但是其可对某一分部模型规律相符合。总体分析,若是某颗卫星信号的载噪比超过正常范围的情况下,说明这一卫星信号受到较小的多路径影响,甚至不受影响,若是载噪比在正常数值以下情况下,则说明这一卫星信号受到较大的多路径影响。所以,对卫星信号受到多路径影响的指标进行衡量的主要形式就是卫星信号的载噪比。
        RDSS,中文名称为北斗二代卫星导航系统集卫星无线电测定业务,英文全称为Radio DeterminationSatellite System,其与RNSS,中文名称为无线电导航卫星业务,英文名称为Radio Navigation Satellite System,属于一身的两种体制,所以其涵盖两种功能,分别为RNSS导航定位和RDSS双向通信。依靠RDSS双向通信功能,可实现双向信息的传递,在地面控制站与用户之间传输,用户可以依据上行信道,向地面控制站进行信息的传送,地面控制站也可以依靠下行信道,对用户进行信息的播发。依靠北斗RDSS双向通信功能,可对目标区域内观测的信息进行收集,依靠北斗地面控制站统计数据结果内容,可为用户提供相关的信息参考,用户接收机可在接收这一信息后合理判断,针对解算历元之中,受到多路径影响情况下的卫星信号开展处理,对多路径所导致的误差情况进行改善。
        3、基于北斗 RDSS双向通信功能的多路径检测方法
        构建目标区域内授权合作基准站,其半径为30千米,进行各颗卫星信号的收集,借助北斗RDSS双向通信功能,将其向地面控制站传输,控制站中,统计分析原始观测量,进行原始观测量载噪比阈值的获取后,i号卫星载造比值应用Si进行表示,n基准站所观测的i号卫星载噪比,其属于Si观测值,Si与正泰分布相符合,级S1-N(μi)载噪比均值为μi,载噪比方差为,
        
        
        
        获取i号卫星载造比值的分布函数以后,u为均值,a为设定置信水平,Th为对应分位数,[μi-Thi,μi +Thi]为置信区间,μi-Thi为置信区间下限,载噪比阙值进行设置,确保有效的历元周期之中,若是用户进行i好卫星的接收观测后,对比阈值及载噪比,若是阈值等于或者小于载噪比,卫星信号无影响,合格,不然则影响严重,不合格;
        进行各颗卫星信号载噪比阈值获取后,依靠北斗RDSS下行信道,进行与卫星对应的载噪比阈值信息的用户接收机播放,在接收到信息以后,依据定位精度,比较载噪比阈值:
        3.1 共视卫星信号数目在历元接收中是否在4颗以下,若是低于4颗,则说明无法开展定位解算,若是超过,则开展下一步操作;
        3.2 若是共视卫星为4,进行 (3.4)步骤;不然,执行(3.3)步骤;
        3.3若是共视卫星为4以上,解算形式为所有卫星加权最小二乘法进行定位,以进行集合精度因子GDOP的获取,依据该数值,进行损失门限值的设定,记作ThGDOP, ThGDOP依据导航性能定义,进行完好性参数推导进行GDOP获取。
        3.4解算形式为所有卫星加权最小二乘法进行挑选卫星信号的干预,以进行用户位置的获取,进行加权最小二乘解的计算。
        结语:
        本文分析了应用接收阈值信息方式的监测形势,用户接收机依靠对所接受卫星信号的原始观测信息,开展相关检测处理,针对历元之中,针对载造比值低于阈值的卫星信号,采取降权及剔除方式干预,对受到多路径影响较为厉害的卫星信号进行抑制。依靠阈值信息接收形式,在接收机对比卫星信号原始观测信息后,开展检验干预,针对历史元之中,低于阈值的载造比值开展降权及剔除干预,度受到多路径严重影响的卫星信号产生抑制,促进用户定位精准度的增长。
        参考文献:
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