多徑是影響載波相位差分定位性能的主要誤差源。針對傳統(tǒng)恒星日濾波（sidereal filter,SF）無法同時抑制系統(tǒng)部分和隨機部分多徑誤差影響的問題,提出一種擴展卡爾曼濾波（extended Kalman filter,EKF）和SF組合的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BeiDou navigation satellite system,BDS）短基線多徑誤差抑制方法（EKF/SF）。首先使用基于單差觀測量的SF削弱多徑系統(tǒng)誤差帶來的影響,再結(jié)合EKF的優(yōu)勢,對殘余多徑誤差所包含的隨機誤差影響進行抑制,從而達到最大化抑制多徑誤差的目的。BDS短基線單頻載波相位差分定位實驗表明,相對于單純的SF和EKF,采用EKF/SF方法的模糊度固定率分別提高了10%和43%,定位精度可分別提高84%和90%。 

【文章來源】：系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2017,39(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１ＧＥＯ衛(wèi)星高度角Ｆｉｇ．１ＥｌｅｖａｔｉｏｎａｎｇｌｅｓｆｏｒＧＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ

多徑的系統(tǒng)誤差將校正于連續(xù)的定位周期，達到提高定位精度的目的。圖３、圖４分別是ＢＤＳ的１號衛(wèi)星和７號衛(wèi)星去噪前和去噪后的單差載波相位殘差量示意圖，綠色曲線是原始的載波相位單差殘差觀測量，紅色的曲線是使用小波分析提取的載波相位單差多徑的系統(tǒng)誤差。由圖３、圖４可知，ＧＥＯ衛(wèi)星的觀測時刻最長，ＩＧＳＯ衛(wèi)星次之。采用小波分析的方法，能有效地將單差殘差中的多徑的系統(tǒng)誤差部分提取出來，如紅色曲線所示，且圖３、圖４中兩個分圖曲線的變化趨勢非常相似。圖３ＰＲＮ１號衛(wèi)星單差殘差量對比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｔｗｅｅｎｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｏｒＰＲＮ１圖４ＰＲＮ７號衛(wèi)星單差殘差量對比Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｔｗｅｅｎｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｏｒＰＲＮ７圖５為ＢＤＳ的ＭＥＯ類的１４號衛(wèi)星去噪前和去噪后的載波相位單差殘差示意圖，綠色曲線是原始載波相位單差殘差量，紅色的曲線是使用小波分析提取的載波相位單差多徑的系統(tǒng)誤差。選擇第１７１天和第１７８天進行比較，是因為ＢＤＳ的ＭＥＯ衛(wèi)星的軌道重復周期是在７個恒星日左右。如圖５所示，盡管ＭＥＯ的觀測時刻不如ＧＥＯ／ＩＧＳＯ衛(wèi)星的長，但是前后周期的單差多徑系統(tǒng)誤差相似性非常顯著，這也說明了系統(tǒng)誤差具有很強的重復性特征。此外，由于采用了全局閾值的方法，數(shù)據(jù)前期的變化趨勢也很好地保留下來，并且提取出來的系統(tǒng)誤差與單差殘差量的變化趨勢一致。圖５Ｐ

的載波相位單差殘差觀測量，紅色的曲線是使用小波分析提取的載波相位單差多徑的系統(tǒng)誤差。由圖３、圖４可知，ＧＥＯ衛(wèi)星的觀測時刻最長，ＩＧＳＯ衛(wèi)星次之。采用小波分析的方法，能有效地將單差殘差中的多徑的系統(tǒng)誤差部分提取出來，如紅色曲線所示，且圖３、圖４中兩個分圖曲線的變化趨勢非常相似。圖３ＰＲＮ１號衛(wèi)星單差殘差量對比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｔｗｅｅｎｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｏｒＰＲＮ１圖４ＰＲＮ７號衛(wèi)星單差殘差量對比Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｔｗｅｅｎｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｏｒＰＲＮ７圖５為ＢＤＳ的ＭＥＯ類的１４號衛(wèi)星去噪前和去噪后的載波相位單差殘差示意圖，綠色曲線是原始載波相位單差殘差量，紅色的曲線是使用小波分析提取的載波相位單差多徑的系統(tǒng)誤差。選擇第１７１天和第１７８天進行比較，是因為ＢＤＳ的ＭＥＯ衛(wèi)星的軌道重復周期是在７個恒星日左右。如圖５所示，盡管ＭＥＯ的觀測時刻不如ＧＥＯ／ＩＧＳＯ衛(wèi)星的長，但是前后周期的單差多徑系統(tǒng)誤差相似性非常顯著，這也說明了系統(tǒng)誤差具有很強的重復性特征。此外，由于采用了全局閾值的方法，數(shù)據(jù)前期的變化趨勢也很好地保留下來，并且提取出來的系統(tǒng)誤差與單差殘差量的變化趨勢一致。圖５ＰＲＮ１４號衛(wèi)星單差殘差量對比Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｔｗｅｅｎｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｆｏｒＰＲＮ１４圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于自適應EKF的BDS/GPS精密單點定位方法[J]. 趙琳,張勝宗,李亮,王雪.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2016(09)
[2]Novel adaptive Hatch filter to mitigate the effects of ionosphere and multipath on LAAS[J]. Lin Zhao, Liang Li, Ming Sun, and Xiaoxu Wang College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, P. R. China.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010(06)
[3]靜止衛(wèi)星標稱投影解析方法及其在FY2-C中的應用[J]. 錢輝,師春香,施進明.  遙感學報. 2009(02)
[4]基于經(jīng)驗模式分解的濾波去噪法及其在GPS多路徑效應中的應用[J]. 戴吾蛟,丁曉利,朱建軍,陳永奇,李志偉.  測繪學報. 2006(04)



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