221、多路徑誤差的概念:多路徑（Multipath誤差:在GPS測(cè)量中，被測(cè)站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)（反射波被接收機(jī)天線所接收,與直接來自衛(wèi)星的信號(hào)（直接波產(chǎn)生干涉,從而使觀測(cè)值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。多路徑效應(yīng)多路徑效應(yīng)2、多路徑效應(yīng)對(duì)接收信號(hào)的影響:反射波:九nnX00zHzHzzHzzHzGAzGAGAOAGAsin42sin2sin21(1(sin2cos1(sin2cos1(2cos2--=?△--=-==△△為:號(hào)的相位差反射信號(hào)相對(duì)于直接信為:號(hào)多經(jīng)過的路徑長(zhǎng)度反射信號(hào)相對(duì)于直接信2.2受多路徑效應(yīng)影響的情況下的接收信號(hào)tUtUtUtUtUStUatUatUatUatUtUatUSSStUaStUSrdrd①邨①邨。①附①除3P3。3。。3。33。33。335山sin(coscos(sinsincoscoscos(sinsin(coscos1(sinsincoscoscoscos(coscos(cos?一-???=?---?=+??=?---??+=?--,?+?=+??+?=+=+??=?二為：因?yàn)榻邮招盘?hào)也可表示實(shí)際接收信號(hào):反射信號(hào)：直接信號(hào)：Scos1sin(cos1sincos2sin(cos(cos21(sincos(cos21(sincos1sinsincoscos12iiiiii222222200^00.郎邨邨000000G網(wǎng)p0-+?=,+?=+,-+==?+?=+,-+=,+?+,-+=,+?+,=,,=?+aaarctgaatgaaaaaaaaaaa得:除以第二式,有將上面兩式中的第一式得：(((有對(duì)上面兩式求平方和,則有:aaaaaaaaaaaaddarcsin;arccos(0sincos1(cos1(coscos1(sincoscos1(cos1(11max2222±=-±==++++=++?+?++=^^00000000000G取得極值時(shí),則,當(dāng)受多個(gè)反射信號(hào)影響的情況cos1sin(11￡￡==?+?=niiinaaarctg66。3、多徑信號(hào)的模型：下面主要對(duì)鏡面反射進(jìn)行討論,信號(hào)經(jīng)多徑傳播后,GPS接收機(jī)接收到的信號(hào)為：(式1其中：N為多徑的數(shù)目ai:第i徑反射信號(hào)的衰減系數(shù)(相對(duì)直達(dá)信號(hào)且a0=1A：直達(dá)信號(hào)的幅度6i:第i徑反射信號(hào)的載波相位3c:載波頻率C(t-Ti:第i路延遲C/A碼,而且t0=0n(t：均值為零的加性高斯白噪聲(AWGN。由此可以看出,多徑信號(hào)由反射信號(hào)的幅度、相位、延遲以及載波相位的變化決定。4、消除多徑效應(yīng)誤差的措施：多徑誤差不僅與衛(wèi)星信號(hào)方向、反射系數(shù)有關(guān),還與反射物到測(cè)站的距離有關(guān),至今無(wú)法建立改正模型,現(xiàn)有的減弱多徑效應(yīng)的方法主要有以下三方面：(1觀測(cè)上：選擇合適的測(cè)站,避開易產(chǎn)生多路徑的環(huán)境

(2硬件上:采用抗多路徑誤差的儀器設(shè)備a、抗多路徑的天線:帶抑徑板或抑徑圈的天線,極化天線b、抗多路徑的接收機(jī):窄相關(guān)技術(shù)MEDLL(MultipathEstimatingDelayLockLoop等(3軟件上:加權(quán)、參數(shù)法、濾波法、信號(hào)分析法5、如何消除多徑效應(yīng)的具體實(shí)現(xiàn)方法:5.1如何消除多徑效應(yīng)對(duì)偽碼的影響:GPS信號(hào)采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù),導(dǎo)航數(shù)據(jù)首先被C/A碼擴(kuò)頻調(diào)制,然后再對(duì)載波進(jìn)行BPSK調(diào)制,因此,在GPS接收機(jī)中必須采用兩個(gè)環(huán)路分別跟蹤載波和C/A碼。碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤需要相互配合才能正確跟蹤到信號(hào)。載波跟蹤環(huán)一般采用Costas環(huán),因?yàn)镃ostas環(huán)對(duì)載波上的調(diào)制信號(hào)不敏感,對(duì)未解調(diào)的GPS信號(hào)是非常適合的。C/A碼跟蹤環(huán)通常采用延遲鎖相環(huán)(DelayLockLoopDLL,以實(shí)現(xiàn)對(duì)C/A碼傳輸延時(shí)的最大似然估計(jì)(ML。在碼跟蹤環(huán)中，有6個(gè)相關(guān)器，即在正交通道上有3個(gè):早相關(guān)器、晚相關(guān)器和即時(shí)相關(guān)器。在同相通道上也有3個(gè)相關(guān)器:早相關(guān)器、晚相關(guān)器和即時(shí)相關(guān)器。接收到的信號(hào)首先分為兩路,分別被本地產(chǎn)生的兩路正交載波相乘,形成正交通道和同相通道的輸入信號(hào),再分別與本地的早碼、晚碼、即時(shí)碼分別相關(guān)。結(jié)果再送到碼環(huán)鑒別器進(jìn)行處理,如圖1。數(shù)字中頻I-phaje本地載波C/A碼環(huán)路

鑒別器本地C/A碼產(chǎn)生 軟件處理注:這里只畫同相支路數(shù)字中頻I-phaje本地載波C/A碼環(huán)路

鑒別器本地C/A碼產(chǎn)生 軟件處理注:這里只畫同相支路從載波跟蹤環(huán)來的輸出去載波跟蹤環(huán)圖1同相I通道的DLLC/A碼跟蹤環(huán)實(shí)際上,接收到的GPS中頻信號(hào),與載波（同相和正交相乘、再分別與C/A碼的早、即時(shí)、晚碼相乘,然后經(jīng)過積分與清除模塊,是為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)運(yùn)算,其最后輸出為:（早相關(guān)量（式2用C/A碼相關(guān)函數(shù)來表示（式3其中:為C/A碼的自相關(guān)函數(shù)。同理,晚相關(guān)分量:即:（式4采用相干鑒相器,則鑒相器的輸出為1E=工修衣-j=0Hj=Aa^一晶）、R6=C（r）C（/-r）:（式5這里:,R（t是C/A碼的自相關(guān)函數(shù)。在沒有多徑時(shí)，C/A碼的自相關(guān)函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的三角形;當(dāng)存在多徑后,三角形發(fā)生畸變變成了多邊形如圖2、圖3所示。g(T=R(T-Td-R(T+Td就是不存在多徑時(shí)，理想條件下的鑒相曲線,通常稱為S-曲線。C/A碼的理想S-曲線如圖4。1工=工耳電7-%-4)j=0修=且％e」(e一同),R⑺=C(r)C(/-T)與=±凡用+。-31=0D[(『)=『E-4=E"』五(f—Q—1)一無(wú)(『十"—仃)]j-0=工不虱了一/)j-0S(iT}=R(T-TA)-R(T+TA)3.0「T一直達(dá)信號(hào)2.5■ /\ 反射多徑信號(hào)圖2圖2一條多徑且相位與直達(dá)信號(hào)同相時(shí)的自相關(guān)函數(shù)014蒙醫(yī)我輕圖3一條多徑且相位與直達(dá)信號(hào)反相時(shí)的自相關(guān)函數(shù)圖4鑒相器歸一化后的S-曲線(理想情況(S-曲線:E-L=1Tc可采用自適應(yīng)濾波器對(duì)鑒相函數(shù)進(jìn)行修正。如何消除多徑效應(yīng)對(duì)載波相位的影響:利用鎖相環(huán)提取載波的另一種常用方法如下圖5所示。這種環(huán)路中,壓控振蕩器提供兩路相互正交的載波和,與輸入的二相PSK信號(hào)分別在同相和正交兩個(gè)鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波器后得到v5,v6,再送到一個(gè)乘法器相乘，去掉v5,v6中的數(shù)字信號(hào)，得到反映VCO與輸入載波相位之差的誤差控制信號(hào)v7。因此，通常稱這種環(huán)路被稱為同相正交環(huán)，有時(shí)也被稱為科斯塔斯環(huán)，由上可知，GPS中可采用Costas環(huán)對(duì)載波相位進(jìn)行跟蹤。圖5科斯塔斯環(huán)法提取載波輸入的抑制載波信號(hào)為Smp(t，則NvS(tcos(t (AiC(tiej(cin(tcos(ct mpc3i0NvS(tsin(t（AC（tei（cin（tsin（t 4mpciici0（式6）經(jīng)低通后的輸出分別為（式7）乘法器的輸出為（式8）式中是壓控振蕩器輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差。當(dāng)較小時(shí)，式8可以近似地表示為（式9）式8中的大小與相位誤差成正比，因此，它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出。用去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號(hào)的相位，最后就可以使穩(wěn)態(tài)相位誤差0減小到很小的數(shù)值。這樣壓控振蕩器的輸出就是所需要提取的載波。不僅如此，當(dāng)0減小到很