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多路径效应名词解释,多径效应在时域上引起什么现象

时间:2023-05-06 17:26:28 阅读:167994 作者:3366

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1 .定义了扩频测距系统,来自信号源的信号在发射和传播的过程中受到环境因素的影响,接收信号中会产生周围环境引起的反射或衍射信号,该信号的失真会使接收信号的偏振方式、相位、多普勒频移变化,从而产生错位或信号失锁

接收情况:

(1)只有直射信号,没有反射信号(纯视距,一般天基通信中就是这种情况) )。

)只有反射信号,没有直射信号(NLOS,地面通信) )。

)3)直射信号和反射信号两者(LOS、室内、城市等地面通信)。

2 .特性多径效应属于偶然误差范畴,具有较强的地域性和时变性。

在接收机天线位于不同位置的情况下,由于多径发生的场景不同,所以接收多径一般不同。 这就是多路径效应的地域性。 这决定了多径效应不能用差分技术消除。

信号源和接收天线相对位置时时刻刻发生变化,信号的入射角度也相应地发生变化,因此多径效应也随时间变化。 扩频测距系统通常以卫星为信号源,在接收机位置固定的情况下,卫星的空间结构会按照卫星的运行周期相对于观测点重复,因此产生多径的情况也会重复。 这在直接多径效应中具有可重复性。 尽管如此,从信号分析的角度来说,多径信号不能回归到确定的周期性信号,也不能用某个模型进行正确的预测,所以应该属于随机信号。

横波:电磁波

纵波:地震波中的p波、声波(气体和液体传播时为纵波,在固体中传播时可能混有横波) )。

极化方式:线极化、椭圆极化、圆极化

3 .多径信号的分类和模型按产生原理分类,多径信号分为镜面反射多径和漫反射多径。

以GPS信号为例,发现接收天线附近的斜面、地面、垂直面、粗糙度小于2的平面会镜面反射GPS信号。

漫反射信号是许多延迟接收信号的和,可建模为多个独立的随机反射,在两个极化方向上近似高雅的虎型分布,合成振幅为瑞利分布。 研究表明,漫反射的多径信号往往表现为附加的低频噪声通道,对码跟踪影响较小。

4 .多径抑制或消除方法多径延迟在1chip时间内时,对码跟踪和测距噪声有较大影响。 将0.1chip以上的多径延迟信号称为长延迟多径信号,将0.1chip以下的多径延迟信号称为短延迟多径信号。

4.0信号机制的改进,例如在载波频率选择、编码方式、码率和调制方式等方面

4.1空域方法空域技术是指利用天线技术抑制和消除多径信号。

(1)极化方式

)2)低仰角低增益

)3)分集接收

首先接收机的天线本身具有衰减多径的效果。 入射到天线的直接信号为右旋圆偏振波,入射角小于Brewster角的一次镜面反射波为左旋圆偏振波,因此可以通过提高轴比性能来抑制一次反射引起的多径。 第二,可以设计天线的方向性模式,以减小接收天线的多径信号到达的方向(通常接近地平线或更低)的增益,尽可能地从源减少多径信号的数量。 这类方法中目前比较成熟的有扼流圈天线、光子晶体天线等。 所有类型的天线都通过设计用作天线接地板的特殊结构,使天线接地板具有较高的表面特性,抑制表面波,降低天线的低仰角和后向增益。

在静态接收机中,也可以通过采取有效的措施选择和架设天线来抑制多径。 例如:天线安装在高处,附近不存在高层建筑、大面积pbdxq、植被等易产生多径的环境,地面铺设吸波材料等。

采用单天线结构的接收机一般采用扼流圈、微带天线、飞轮天线、制径板安装等技术。 这些方法可消除来自天线平面下方的多路径信号,但对于来自接收器上方的多路径信号无能为力。

利用多天线构成天线阵列的方法理论已经成熟,其实质是利用空间分布的传感器阵列和多信道接收获取信号源的时域和空域等多维信息,以实现信号检测和参数提取。 实际上,目前的形式有自适应天线技术、基于阵列天线波束的卫星信号增强接收技术、调零天线技术、矢量天线技术等。 这些方法不仅可以抑制多径信号的影响,还可以抑制窄带或宽带的干扰,实现信号的到来波方向识别和信号的偏振分集接收。

4. 2时域法A. 基于相关器技术

通常,具有小于0.1chips的相关间隔的码跟踪循环技术被称为窄相关技术。

Vision相关器,该技术由CSC的Dr .日光保温杯Fisher和Dr. LarryWeill授权,该技术达到的精度已非常接近理论值,即所谓的克拉米罗界(CRB )。 该技术在Nov Atel公司的商品化过程中得到了进一步的提高和优化,Nov Atel公司拥有所有相关专利和产品的商业许可。

Vision相关器对伪随机序列号同步信号采用了新的测量和处理方法,明显不同于接收机采用的各种相关器。 可以精确测量在“相移”时域中接收的卫星信号的射频特性,可以检测和消除中心附近的多径信号。 Vision相关器采用一种非常特殊的硬件处理方法,准确测量码片转移定时的RF信号性能,即伪码0和1过渡定时的波形陡峭性

变化特点,对过渡时刻(即一个固定的时间间隔内)的连续码片波形进行滤波处理,滤除噪声,提取清晰的码片过渡图形。并对码片过渡波形的离散合成测量向量值进行分离,从而检测和消除多径延迟信号。

B. 基于信号估计的多径误差抑制方法
基于信号估计的多径误差抑制方法是对多径干扰进行系统误差建模, 再进行估计, 进而将多径误差的干扰降至最低。

MEDLL技术NovAtel公司1995年提出的,该技术能够检测并消除多径,不仅能够提高高精度的测量数据,也能用于导航信号质量的监测,给出相关曲线的包络。MEDLL是建立在统计理论上的多径检测和抑制技术,采用多个相关器得到相关曲线的采样值,然后根据最大似然准则及逆行能够估计。该技术需要处理的信息较多、运算量大、实时性较差。

主要实现形式有ML方法、卡尔曼滤 波、非线性滤波、RAKE接收机等。

这些估计方法估计精度高、适应性强,但是需要更多相关器, 实现复杂, 实时性较差。

从对多径抑制的效果来看,Strobe技术和PAC技术与MEDLL技术性能接近,但是MEDLL技术能够提供更多的测量信息,可以给出整个相关峰的包络。窄相关技术、Strobe技术、PAC技术和MEDLL技术也不能完全消除多径的影响,对于短延迟的多径信号(小于0.1码片)均没有改善作用。

C. 基于导航解算的方法
基于导航解算的方法包括加权、 码伪距平滑、多频率测量、 多径衰落信道模型、 传感器融合处理等。这些方法由于是在观测量的后端处理过程使用, 不需要增加相关器的个数。但是只能起到对误差的补偿作用, 对于多径效应的消除 效果有限,可以作为辅助的多径效应消除手段而使用。

RAIM 方法 这类方法是对来自不同卫星的码测量的结果进行比较,然后摒弃那些偏差太大的卫星信号。显然这种方法在只有一两颗卫星信号中存在多径干扰且这种干扰很明显时,可以很好地发挥作用。

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