王振嶺

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所，河北 石家莊050081；2.河北省衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與裝備工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊050081）

0 引 言

車(chē)載GNSS接收機(jī)的偽距測(cè)量會(huì)受到很多誤差因素的影響，其中，由多徑影響所帶來(lái)的誤差幅度較大，在車(chē)載接收機(jī)使用環(huán)境下，多徑會(huì)受到周邊工作環(huán)境的影響而使其具有特殊性和時(shí)變性，也因此更加難以預(yù)測(cè)。盡管擴(kuò)頻技術(shù)自身對(duì)信號(hào)延遲較大的多徑信號(hào)具有很好的抑制作用，而當(dāng)多徑延遲較?。ǖ湫椭敌∮?chip）時(shí)，仍然會(huì)對(duì)偽距觀測(cè)量產(chǎn)生很大影響。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)對(duì)多徑的考慮僅限于信號(hào)幅度的影響，而衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則對(duì)信號(hào)延遲帶來(lái)的影響更為關(guān)注。因此，面向車(chē)載GNSS接收機(jī)極其廣泛的應(yīng)用，其產(chǎn)品研制需要對(duì)多徑抑制的實(shí)現(xiàn)予以重點(diǎn)考慮。

緊密結(jié)合車(chē)載GNSS接收機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)多種多徑抑制方法進(jìn)行了介紹和分析比較，并給出結(jié)論。

1 車(chē)載GNSS接收機(jī)多徑影響及特點(diǎn)

1.1 多徑

多徑描述的是一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)多個(gè)路徑到

式中：s（t）為傳輸?shù)男盘?hào)；a0為直達(dá)信號(hào)的幅度；τ0是直達(dá)信號(hào)的時(shí)間延遲；n（t）為高斯白噪聲；M是多徑信號(hào)的個(gè)數(shù)；ai、τi分別為第i個(gè)多徑分量的幅度和延遲。

圖1給出了GNSS衛(wèi)星到接收機(jī)的直達(dá)信號(hào)和非直達(dá)信號(hào)的傳輸原理示意圖?？梢钥闯觯瑤缀螌W(xué)環(huán)境是產(chǎn)生多徑的主要因素，信號(hào)被周?chē)ㄖ铩⑽矬w等的反射是產(chǎn)生多徑的主要原因。

實(shí)際上，信號(hào)的反射還可以劃分為散射和平面反射兩類(lèi)。散射是一種較大區(qū)域內(nèi)分散的反射，其結(jié)果波形可使用多個(gè)不同幅度和相位的反射波之和進(jìn)行描述。散射引起的多徑效果符合Rayleigh分布［1]，但通常很難建模，在實(shí)際處理中一般按噪聲處理。平面反射通常來(lái)自于天線附近的物體，該達(dá)接收機(jī)產(chǎn)生的影響。多徑可以認(rèn)為是系統(tǒng)的內(nèi)部干擾，它包括來(lái)自天線的一條直達(dá)信號(hào)（直線）和多條間接信號(hào)（非直線信號(hào)）的疊加。假設(shè)天線接收到若干不同時(shí)刻和功率的傳輸復(fù)制信號(hào)，則可定義受到多徑影響的衛(wèi)星的接收信號(hào)為條件下的合成波形幾乎沒(méi)有相位和幅度的起伏，因而更具有確定性。

圖1 多徑原理圖

1.2 多徑對(duì)信號(hào)接收處理的影響

接收機(jī)在多徑環(huán)境下的接收信號(hào)實(shí)際上是直達(dá)信號(hào)和多徑信號(hào)的疊加。由于多徑信號(hào)與直達(dá)信號(hào)具有相同的信號(hào)結(jié)構(gòu)，加之在RF前端存在相同的多普勒偏移，因此，RF前端無(wú)法區(qū)分直達(dá)信號(hào)和多徑信號(hào)，更無(wú)法消除多徑。所以，多徑的抑制一般只能通過(guò)天線和信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且信號(hào)處理環(huán)節(jié)更為重要。

從處理本質(zhì)上講，多徑主要影響接收機(jī)數(shù)字處理器中的相關(guān)峰計(jì)算。多徑信號(hào)和直達(dá)信號(hào)具有結(jié)構(gòu)相同但時(shí)間不同的偽碼，本地信號(hào)和多徑信號(hào)的相關(guān)峰不能消除因非正交關(guān)系引入的相關(guān)邊峰，因此，相關(guān)函數(shù)和鑒別器函數(shù)均會(huì)受到多徑信號(hào)的影響，從而進(jìn)一步影響跟蹤精度，引入測(cè)距誤差。

鑒別器函數(shù)的零交叉值表征了用來(lái)解算位置的偽距值，任何多徑信號(hào)都會(huì)改變鑒別器函數(shù)而使得零交叉值偏移，該偏移量與距離誤差相對(duì)應(yīng)。鑒別器函數(shù)的一次方程就是早相關(guān)峰值減去遲相關(guān)峰值，并利用即時(shí)相關(guān)峰值R（τ）加權(quán)。

多徑效應(yīng)可以簡(jiǎn)單地表示為在上述基礎(chǔ)上附加第二、第三甚至更多個(gè)低幅度的相關(guān)峰值。因此，加上或減去多徑是可以進(jìn)行區(qū)別的?？紤]多徑來(lái)源和接收機(jī)的信號(hào)路徑，多徑誤差是以下參數(shù)的函數(shù)［2]。

信號(hào)類(lèi)型（BPSK，BOC，等等）；信號(hào)帶寬；碼速率；功率電平；由反射引起的信號(hào)衰減；多徑信號(hào)數(shù)目；相關(guān)間隔及鑒別器類(lèi)型；載波頻率（載波多徑）；幾何位置；環(huán)境參數(shù)。

從根本上講，相關(guān)峰越窄受多徑影響的概率也就越低。圖2示出了多種調(diào)制體制的GNSS信號(hào)多徑誤差包絡(luò)，可以看出多徑誤差包絡(luò)是依賴(lài)多徑延遲的距離誤差。與GPS相比，Galileo新信號(hào)所具有的窄相關(guān)峰能夠有效減小多徑效應(yīng)。

圖2 多徑誤差包絡(luò)窄相關(guān)間隔d＝0.05

由于多徑信號(hào)傳輸路徑較長(zhǎng)，多徑信號(hào)之間具有相位偏移（在碼和載波上有偏移），相位偏移量是幾何條件和時(shí)間的函數(shù)。多徑可以同時(shí)影響碼測(cè)量和相位測(cè)量，但碼片寬度相對(duì)較長(zhǎng)，碼測(cè)量的多徑誤差在數(shù)值上比較高。以GPS L1C／A碼信號(hào)為例，表1給出了碼和相位測(cè)量的多徑誤差比較［1]。

表1 GPS L1C／A的碼及載波多徑比較［1]

多徑信號(hào)和直達(dá)信號(hào)根據(jù)相位的偏移量可分為建設(shè)性（加）疊加和毀壞性（減）疊加，其功率會(huì)隨時(shí)間而變化，進(jìn)而可以推導(dǎo)得知信噪比會(huì)隨多徑信號(hào)數(shù)及其相對(duì)相位偏移而變化。

此外，只要信號(hào)被反射，就可能改變信號(hào)的極化方式［3]。依據(jù)Brewster角，信號(hào)從右旋極化到左旋極化改變，或圍繞偶數(shù)個(gè)反射信號(hào)的其他方式改變。GNSS信號(hào)是右旋極化信號(hào)，因而使用只對(duì)右旋極化信號(hào)敏感而忽略左旋極化信號(hào)的天線可以消除大量反射信號(hào)。

1.3 車(chē)載GNSS接收機(jī)多徑的特點(diǎn)

不受多徑誤差影響的接收機(jī)通常只有在廣闊的鄉(xiāng)間區(qū)域才可能實(shí)現(xiàn)，自然建筑、山脈、丘陵、溪谷、城市、峽谷，甚至樹(shù)木和石頭都可能導(dǎo)致多徑。對(duì)于車(chē)載應(yīng)用而言，GNSS接收機(jī)的多徑條件會(huì)不斷連續(xù)變化而變得更加復(fù)雜，多徑問(wèn)題也因此成為市區(qū)環(huán)境下導(dǎo)航系統(tǒng)最令人煩憂(yōu)的問(wèn)題。作為極端多徑干擾的例子，必須提到市區(qū)場(chǎng)景，在這種場(chǎng)景下，除了自然物體導(dǎo)致的多徑外，人造物體也會(huì)導(dǎo)致多徑，像橋梁、隧道、房屋、交通標(biāo)志、立交橋和燈柱，甚至也會(huì)受到周?chē)?chē)輛以及車(chē)輛本身結(jié)構(gòu)的影響。

此外，空間的GNSS衛(wèi)星會(huì)連續(xù)不斷地改變位置，車(chē)載接收機(jī)的位置也經(jīng)常改變，所以多徑同時(shí)是時(shí)間和位置的函數(shù)。在靜態(tài)環(huán)境應(yīng)用中，通過(guò)重現(xiàn)衛(wèi)星星座能夠確定多徑，但是在動(dòng)態(tài)環(huán)境下是不可能的。周邊環(huán)境的精確模型在原理上可以幫助估計(jì)多徑環(huán)境或建立多徑環(huán)境模型，而這些模型對(duì)于車(chē)載應(yīng)用而言是不可用的，對(duì)于具有低處理功率要求的GNSS接收機(jī)，所需要處理的數(shù)據(jù)量太大。

總之，車(chē)載GNSS接收機(jī)的多徑具有復(fù)雜、多變的特點(diǎn)，很難進(jìn)行常規(guī)估計(jì)。此外，車(chē)載應(yīng)用中不僅需要考慮一個(gè)信號(hào)的影響，還需要考慮來(lái)自所有衛(wèi)星所有信號(hào)的多徑影響，并且所有信號(hào)的多徑干擾程度也是不同的。

2 可用多徑抑制方法及分析比較

多徑抑制方法可分為天線技術(shù)、信號(hào)處理和導(dǎo)航解算三類(lèi)，也有人將基于信號(hào)處理和導(dǎo)航解算的多徑抑制方法進(jìn)一步分為直接緩解技術(shù)和估計(jì)技術(shù)兩類(lèi)。

2.1 基于天線的多徑抑制方法

天線是導(dǎo)航信號(hào)接收處理的最前端，直達(dá)信號(hào)通過(guò)天線進(jìn)入GNSS接收機(jī)的同時(shí)，多徑和干擾信號(hào)也同樣進(jìn)入接收機(jī)。為了正確地接收直達(dá)信號(hào)，盡可能早地去除干擾至關(guān)重要，可以根據(jù)直達(dá)信號(hào)的波形特征針對(duì)性設(shè)計(jì)適合接收該類(lèi)信號(hào)的天線。

1）改進(jìn)的單體天線

GNSS信號(hào)是右旋圓極化信號(hào)，在鏡面反射情況下，極化方式從右旋圓極化變化成左旋圓極化，接收機(jī)天線很容易削弱或忽略所有的左旋圓極化信號(hào)，但左旋圓極化信號(hào)再次反射就成為右旋圓極化信號(hào)，可被天線無(wú)削減地接收。由建筑、山體和其他環(huán)境物體產(chǎn)生的多徑信號(hào)通常會(huì)使低仰角衛(wèi)星信號(hào)降級(jí)，對(duì)天線采取技術(shù)手段使之忽略所有的低仰角衛(wèi)星信號(hào)。一種可行的方法是使用專(zhuān)門(mén)的可吸收水平投影的阻塞環(huán)天線。阻塞環(huán)天線包括很多圍繞中心天線的傳導(dǎo)同心圓筒，因其結(jié)構(gòu)精密，通常會(huì)在外部使用用于保護(hù)的蓋子。而天線成本、重量和高度是限制天線批量生產(chǎn)的重要因素，應(yīng)當(dāng)予以考慮。

2）自適應(yīng)天線陣列

使用陣列天線是另一個(gè)基于天線抗多徑的更好方法。陣列天線在任何可能方向形成天線增益波束，這在動(dòng)態(tài)環(huán)境中尤為重要。

靜態(tài)陣列天線包括一組天線陣元和延遲單元，其中延遲單元使每個(gè)天線信號(hào)的相位產(chǎn)生偏移，所有具有相位偏移的天線信號(hào)重疊形成天線波束。自適應(yīng)陣列天線（也成為相控陣）用于引導(dǎo)增益波束指向明確的衛(wèi)星，比靜態(tài)陣列天線更容易使可能的干擾和多徑源產(chǎn)生零陷。而車(chē)載應(yīng)用中多徑環(huán)境連續(xù)改變，所以，波束增益也需要相應(yīng)地快速調(diào)整。因?yàn)?，只有波束方向上的信?hào)能夠很好地接收，對(duì)于衛(wèi)星跟蹤來(lái)說(shuō)，窄波束最好。但必須提到的是，有必要考慮每個(gè)接收信道的自適應(yīng)信號(hào)處理和期望衛(wèi)星的位置來(lái)控制波束。然而，出于大小、重量、能量消耗和成本的原因，自適應(yīng)天線陣列并不適合車(chē)載應(yīng)用。

2.2 基于信號(hào)處理的多徑抑制方法

基于信號(hào)處理的多徑抑制方法是目前研究最為深入和有效的方法。原則上存在兩種不同的減弱多徑的信號(hào)處理方法，第一種是使用單獨(dú)的相關(guān)器技術(shù)，通過(guò)某種方式分析相關(guān)結(jié)果去除多徑影響，實(shí)際的多徑信道并不重要，只是用來(lái)假定所利用的多徑參數(shù)，如延遲和衰減。第二種方法是估計(jì)多徑信道傳輸函數(shù)，通過(guò)試圖估計(jì)多徑影響程度，消除多徑和干擾對(duì)直達(dá)信號(hào)的影響。此外，近年來(lái)還出現(xiàn)了用于多徑抑制的頻域技術(shù)和Ray Tracing技術(shù)。

1）相關(guān)器技術(shù)

信號(hào)處理中超過(guò)1chip延遲的相關(guān)峰可以被忽略，因此，需要判斷不同的相關(guān)能量，以避免將干擾信號(hào)相關(guān)峰作為直達(dá)信號(hào)相關(guān)峰?？苟鄰郊夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)需要充分結(jié)合信號(hào)／接收機(jī)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，不同技術(shù)的應(yīng)用需要綜合考慮。例如Galileo系統(tǒng)對(duì)BOC調(diào)制方式的應(yīng)用使信號(hào)體制自身的多徑抑制能力得到了增強(qiáng)。

應(yīng)用于快速動(dòng)態(tài)變化車(chē)載環(huán)境的多徑抑制相關(guān)器技術(shù)有多種，如窄相關(guān)、雙Δ相關(guān)器、Earlylate斜率（ELS）技術(shù)、Early1－early2跟蹤器等。仿真表明：在BPSK和BOC調(diào)制信號(hào)的處理中，這些相關(guān)器技術(shù)的性能都比相關(guān)器間隔d＝1chip的標(biāo)準(zhǔn)超前減滯后鑒別器優(yōu)越。圖3和圖4示出了針對(duì)這兩種調(diào)制信號(hào)不同相關(guān)器的仿真結(jié)果。

根據(jù)仿真結(jié)果可知，對(duì)于BPSK（1）調(diào)制信號(hào)，Early1－Early2鑒別器對(duì)于減小短延時(shí)多徑是性能最差，但對(duì)于較大多徑具有抑制作用。Early－Late斜率技術(shù)和窄超前減滯后鑒別器相似，雙Δ鑒別器技術(shù)性能最好，對(duì)于短延時(shí)和長(zhǎng)延時(shí)多徑存在距離誤差，而對(duì)于其他區(qū)域偽距誤差為0.間距d＝0.2的超前減滯后鑒別器對(duì)BOC（1，1）調(diào)制信號(hào)的多徑消除效果最差。Early－Late Slope技術(shù)具有相似的偽距誤差性能，窄超前減滯后鑒別器技術(shù)具有很好的性能。超前減滯后鑒別器在減小相關(guān)器間隔時(shí)表現(xiàn)出較小的距離誤差，但無(wú)限小間隔不可能實(shí)現(xiàn)。雙Δ鑒別器技術(shù)對(duì)BPSK（1）信號(hào)具有很好的效果，但對(duì)BOC（1，1）信號(hào)消除多徑的性能較差，其偽距誤差振蕩幅度高于間隔為d＝0.1窄超前減滯后鑒別器技術(shù)。Early1－Early2鑒別器技術(shù)對(duì)于減少BOC（1，1）信號(hào)多徑影響是最好的方法。

對(duì)兩種不同類(lèi)型的信號(hào)，一種信號(hào)相關(guān)器技術(shù)最好，而另外一種卻是最差的。因此，處理兩種類(lèi)型信號(hào)的鑒別器最好使用窄超前減滯后鑒別器技術(shù)，該方法對(duì)兩種信號(hào)均不是最好也不是最壞。

2）估計(jì)技術(shù)

估計(jì)技術(shù)可以用來(lái)修正多徑誤差。多徑誤差的估計(jì)是一個(gè)典型的非線性任務(wù)，其參數(shù)是多維的。車(chē)載應(yīng)用中的多徑估計(jì)限制因素均是多徑的動(dòng)態(tài)變化，在多徑信道變化之前必須足夠快地計(jì)算出估計(jì)值。另一個(gè)限制因素是用于估計(jì)的相關(guān)器的個(gè)數(shù)，每增加一個(gè)相關(guān)器就消耗一定的芯片資源，并因此增加成本。

最大似然（ML）方法于1995年首次被提出用于多徑抑制［4]，該方法考慮了多個(gè)影響相關(guān)函數(shù)的多徑信號(hào)，并估計(jì)其參數(shù)。Lentmaier M提出了一種減小復(fù)雜度的方法［5]，該方法將問(wèn)題分解為一維任務(wù)和近似迭代最大似然方法，多徑估計(jì)DLL（MEDLL）、SAGE算法或vision相關(guān)器就是該算法的例子?；贛L的各種其他方法可在其他多個(gè)文獻(xiàn)中看到，有些方法根據(jù)應(yīng)用要求滿(mǎn)足理論的Cramer Rao限。但ML具有復(fù)雜度和精度有限的缺點(diǎn)，并且沒(méi)有考慮所有的反射信號(hào)，因此，只限于靜態(tài)測(cè)量或測(cè)量時(shí)間上靜止的天線。

表2將可用的估計(jì)技術(shù)分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)，這些估計(jì)技術(shù)都可用來(lái)估計(jì)動(dòng)態(tài)信道或靜態(tài)多徑效應(yīng)。

表2 多徑估計(jì)技術(shù)及分類(lèi)

值得一提的估計(jì)技術(shù)還有自適應(yīng)多徑抑制濾波器和粒子濾波器方法。自適應(yīng)多徑消除濾波是一種類(lèi)似于MEDLL的方法，自適應(yīng)濾波器可以估計(jì)多徑延遲，用接收信號(hào)的相關(guān)函數(shù)減去多徑信號(hào)的相關(guān)函數(shù)，修正的結(jié)果反饋到載波和相位鑒別器用于產(chǎn)生載波和偽碼。連續(xù)蒙特卡洛（SMC）方法是眾所周知的粒子濾波器，由于多徑傳播不是線性過(guò)程，所以，卡爾曼濾波不是最佳的多徑估計(jì)方法，而SMC方法不限于線性模型。

3）頻域技術(shù)及Ray Tracing技術(shù)

頻域消除多徑的方法類(lèi)似于時(shí)域，即搜索丟失（LOS）信號(hào)，在頻域意味著查找其頻域p0（ω）.除了相位不同于多徑信號(hào)的反射時(shí)間延遲，多徑的頻域信號(hào)非常類(lèi)似于LOS信號(hào)。時(shí)域和頻域的二值性允許兩者之間的互相轉(zhuǎn)換，兩個(gè)時(shí)域信號(hào)的卷積與互功率譜的逆傅里葉變換是相同的，互功率譜是相應(yīng)的兩個(gè)頻域信號(hào)乘積，其中一個(gè)作為共軛復(fù)數(shù)。

Ray Tracing技術(shù)是一種測(cè)定從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的傳輸路線的算法。該方法基于幾何光學(xué)，并考慮了反射和折射。為了得到正確的多徑估計(jì)，需要準(zhǔn)確地知道本地環(huán)境和目標(biāo)。車(chē)載環(huán)境中的Ray Tracing技術(shù)需要知道精確定義的環(huán)境三維模型。3D城市模型用來(lái)提高性能和有效性，但當(dāng)以50km／h的速度開(kāi)車(chē)穿過(guò)城市時(shí)，計(jì)算量十分龐大。然而，該技術(shù)將是一個(gè)在未來(lái)可用的技術(shù)，那時(shí)3D模型變得更加成熟，并且芯片的處理性能提高，在加權(quán)初始化例程情況下，Ray Tracing可以和碼偽距平滑處理相結(jié)合。

2.3 基于導(dǎo)航解算的多徑抑制方法

基于導(dǎo)航解算的方法用于在觀測(cè)量的后端處理消除多徑影響，并利用受到多徑影響的偽距和相位測(cè)量值來(lái)進(jìn)行位置求解?；趯?dǎo)航解算的方法包括加權(quán)、碼偽距平滑、多頻率測(cè)量、多徑衰落信道模型、傳感器融合處理等。

1）加權(quán)

加權(quán)處理即依賴(lài)于偽距加權(quán)的方法，偽距的處理利用權(quán)值矩陣來(lái)表示在確定參數(shù)時(shí)每個(gè)觀測(cè)量的重要程度?？蓪⒂^測(cè)方程表示如下

其中：I為觀測(cè)值；A為設(shè)計(jì)（幾何）矩陣；X包含未知的參數(shù)（至少包括位置和鐘差）。參數(shù)矩陣可以用以下方式估計(jì)

其中，W表示權(quán)矩陣，它在確定參數(shù)時(shí)每個(gè)觀測(cè)量的重要程度，應(yīng)是選擇適當(dāng)?shù)臋?quán)值。權(quán)值可以由測(cè)量的不確定性、衛(wèi)星的高度、信噪比或者其他的方法確定。受多徑影響的信號(hào)具有不同的噪聲功率，對(duì)這些觀測(cè)量進(jìn)行權(quán)值分離得到更好的位置解。當(dāng)然，低仰角的衛(wèi)星信號(hào)會(huì)顯著地受到多徑影響，并反映在這些信號(hào)的權(quán)值分量中。通過(guò)調(diào)整觀測(cè)量的冗余度可以更進(jìn)一步地確定受多徑影響比較大的觀測(cè)量，如RAIM算法，這些觀測(cè)量被排除在位置求解之外而降低多徑影響。

2）碼偽距平滑

載波相位測(cè)量與偽距測(cè)量所受到的影響不同，通過(guò)用偽距和相位測(cè)量來(lái)進(jìn)行碼偽距平滑可以最小化多徑的影響。只要沒(méi)有循環(huán)滑動(dòng)，這個(gè)方法具有良好的效果，但循環(huán)滑動(dòng)卻是城市環(huán)境中汽車(chē)應(yīng)用不可避免的一個(gè)問(wèn)題。利用兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的連續(xù)相位測(cè)量值，比較它們的多普勒頻移與時(shí)間間隔的乘積，可以檢測(cè)到循環(huán)滑動(dòng)。由于觀測(cè)量權(quán)的時(shí)間獨(dú)立性，算法需要幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)得到最好的結(jié)果。在循環(huán)滑動(dòng)的情況下，算法會(huì)失效，需要用相位測(cè)量值來(lái)檢測(cè)是否有循環(huán)滑動(dòng)（用連續(xù)時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量和多普勒頻移）。出現(xiàn)循環(huán)滑動(dòng)時(shí)，權(quán)被重置為1，這樣會(huì)消除循環(huán)滑動(dòng)的影響，以適合車(chē)載應(yīng)用。此外，在測(cè)量冗余度高的時(shí)候還可以修正循環(huán)滑動(dòng)。

3）多頻率測(cè)量

多頻率測(cè)量方法使用信號(hào)的聯(lián)合來(lái)估計(jì)消除多徑信號(hào)對(duì)一個(gè)衛(wèi)星不同頻率不同信號(hào)的影響。如果不考慮多徑的聯(lián)合，將會(huì)很大程度上涉及到不考慮電離層的聯(lián)合。GPS將來(lái)會(huì)提供幾個(gè)更多的民用信號(hào)，像伽利略一樣。這些多頻信號(hào)的發(fā)射可以有效地消除多徑。

Hill Climbing方法是一種典型的使用多重信號(hào)的方法，這種算法采用具有5taps長(zhǎng)的自適應(yīng)信道估計(jì)濾波器的預(yù)估計(jì)器和一種連續(xù)的算法。選用BPSK（1）和BPSK（10）兩個(gè)信號(hào)，可以構(gòu)成典型的GPS系統(tǒng)。在典型的市區(qū)環(huán)境，這些方法幾乎可以消除多徑。

4）多徑衰落信道模型

衛(wèi)星信號(hào)在傳輸信道中必定通過(guò)受到不同影響的條件才能到達(dá)接收機(jī)的天線，信道對(duì)信號(hào)的最大影響是信道損失，并且頻率不同、傳播環(huán)境不同的損失也不同。除了電離層和對(duì)流層影響外，其他的影響還包括遮擋，遮擋影響也有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的模型，如用來(lái)表示信道損失的COST Hata模型或者Okomura模型。多徑和衰落是很小的信道影響?？紤]到多徑時(shí)，時(shí)不變信道變?yōu)闀r(shí)變信道。時(shí)間離散意味著頻率選擇性，因此，多徑信道有一個(gè)頻率選擇衰落效應(yīng)。頻率選擇衰減（時(shí)間離散）和時(shí)間選擇衰落（多普勒展寬）可以合并到 WSSUS模型中。也就是說(shuō)時(shí)間變化是廣義不變的，不同時(shí)延下的衰減和相位偏移是非相關(guān)離散的，進(jìn)而可以用時(shí)變系統(tǒng)函數(shù)（也稱(chēng)Bello函數(shù)）描述。

除了這些標(biāo)準(zhǔn)的多徑信道模型，還有其他方法可以表示信道影響的模型。例如室內(nèi)峽谷中無(wú)LOS多徑傳輸模型的射線徑跡方法以及德國(guó)航天中心（DLR）建立的陸地移動(dòng)多徑信道模型（LMMCM）等。

5）傳感器融合處理

傳感器融合方法是依賴(lài)于GNSS和其他傳感器測(cè)量值的處理方法，目的是最小化所有的影響GNSS觀測(cè)值的誤差。盡管應(yīng)用傳感器信息的方法可以應(yīng)用于基于天線和信號(hào)處理的多徑抑制，目前，傳感器融合策略也開(kāi)始應(yīng)用于基于導(dǎo)航解算的消除方法中。傳感器信息可以用于接收機(jī)架構(gòu)的不同層次，并且其信息需要預(yù)處理（如校準(zhǔn)）和濾波。利用傳感器信息可以簡(jiǎn)化波束形成、輔助跟蹤環(huán)、與偽距測(cè)量值比較、聯(lián)合定位濾波器、多源信息融合定位等。

可用于多徑消除的傳感器包括所有的提供導(dǎo)航相關(guān)信息或者各種相關(guān)信息的傳感器。因此，自動(dòng)傳感器，像加速器、陀螺儀、磁力計(jì)、氣壓計(jì)，也包括其 他 的 導(dǎo) 航 系 統(tǒng)，例 如，UWB－positioning，RFID－positioning等。對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用，可能會(huì)有地圖匹配一類(lèi)的傳感器來(lái)輸入到消除多徑效應(yīng)，這在多車(chē)道通行應(yīng)用中會(huì)很重要。

3 車(chē)載多徑消除策略綜合考慮

在汽車(chē)環(huán)境苛刻情況下實(shí)現(xiàn)GNSS信號(hào)的高效接收是很大的挑戰(zhàn)，一方面車(chē)載環(huán)境的多徑變得更加復(fù)雜和多變，另一方面，車(chē)輛環(huán)境的接收機(jī)需要實(shí)現(xiàn)低能耗。這就意味著需要先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理和軟件設(shè)計(jì)方案，并必須按這個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)。所以，計(jì)算速度快但價(jià)格高的數(shù)字信號(hào)處理硬件在廣泛應(yīng)用的車(chē)載多徑消除中是不可取的。

多徑信道的變化速度很快，還依賴(lài)于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)引起的環(huán)境改變。由于變化速度很快，只有快速實(shí)時(shí)多徑消除技術(shù)可以應(yīng)用。因此，大多數(shù)如Ray Tracing、粒子濾波等多徑估計(jì)技術(shù)由于其計(jì)算復(fù)雜而不太適用。而信號(hào)處理方法（如移動(dòng)相關(guān)技術(shù)）、基于導(dǎo)航解算的方法（例如加權(quán)和碼偽距平滑）和傳感器融合方法（例如陀螺儀或加速度傳感器）成為首選方法。

4 結(jié) 論

根據(jù)上述分析和比較，綜合考慮車(chē)載GNSS接收機(jī)的特殊應(yīng)用環(huán)境，基于信號(hào)處理的方法和導(dǎo)航計(jì)算的方法更加適合車(chē)載接收機(jī)應(yīng)用。尤其是相關(guān)器技術(shù)、頻域技術(shù)、加權(quán)及多頻測(cè)量技術(shù)等。傳感器融合技術(shù)作為車(chē)載條件特有的方法也可以充分考慮，并且能夠在服務(wù)連續(xù)性方面帶來(lái)好處。而基于天線的方法只能在成本允許的前提下有選擇的應(yīng)用。

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