gnss定位的核心技术浅谈

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1、GNSS定位的核心技术浅谈摘要全球导航卫星系统(GNSS)定位技术的发展日趋成熟，本文以诺瓦泰公司为例分析研究了GNSS定位的核心技术，以期为国内北斗产业的技术发展提供参考，同时为GNSS接收机厂商的发展提供借鉴。关键词GNSS定位技术；相关技术；核心专利中图分类号：P228文献标识码：A文章编号：167H7597(2014)17-0001-03GNSS定位技术分为三类，一类是“GPS+惯导”，它表示GNSS与微机电系统MEMS的组合；一类是RTK，它包括网络RTK技术；一类是基带，表示基带处理技术。诺瓦泰公司通过探索RF、数字电路设计、

2、信号处理、嵌入式软件等方面的技术革新，一直是GNSS行业的技术领先者和革新者。通过对诺瓦泰公司的所有申请进行技术分析发现，从1990年开始至今，该公司在GNSS定位技术方面的申请基本上每年都有，说明GNSS定位技术一直是诺瓦泰公司的研发技术主线，该公司与GNSS定位技术相关的专利申请占据总申请量的28%,其中21%是涉及基带处理的，说明基带处理技术确实是诺瓦泰公司在GNSS定位技术方面研发的核心。1核心技术通过对诺瓦泰公司的申请进行分析研究发现，针对传统的GPS接收机测距精度不高，抗多径能力不强的问题，以PatrickFenton为核心的

3、研发团队对GNSS定位技术进行了大量研发，申请了该领域的多个核心专利，在1990-2003年期间，循序渐进地提出了窄相关技术、MET技术、MEDLL技术、PAC技术及VisionCorrelator技术，都是同时期最领先的技术。1）窄相关技术（相关专利：US5101416A,1990年申请）。解决的技术问题：在高精度导航应用中必须改正和消除多路径效应，而当时的GPS接收机都毫无例外地采用固定的相关间距T/2，此值相当于C/A码片长（=293.2m）的一半。这种DLL的测量误差为：式中，oC/A为C/A码的测量误差；D为码片长；C/N0为载

4、波噪声比；BL为DLL带宽；T为积分时间常数。技术方案：窄相关处理的基本原理是，先要缩短E-L相关器的间距，可通过对本地输出码进行调整来实现，在相关器方面，窄相关延迟锁相环应用的是可变相关长度相关器，其长度按照分频常数N的选取从1.0个码片宽度逐渐降低到0.1个码片宽度。E-L间隔从1.0个码片宽度到0.1个码片宽度所用时长（Tc）的跟踪误差包络如图1所示。从图1中可看出，多径误差的降低与缩短相关器间隔有直接的关系。有益效果：对于GPS系统而言，如果只采用C/A码定位，那么其缩短相关长度方面效果非常明显，表现为在多径干扰和噪声环境下，可以

5、降低码跟踪的误差。从多径干扰对鉴相曲线的影响分析来看，如果多径相对延时大于l+d/2时（d表示相1窄相关跟踪误差包络关器间隔），采用常规DLL要比采用窄相关技术的d值大的多，采用常规DLL处理时，如果相关长度为l.OTc，延时低于1.5Tc多径信号都会导致干扰，而窄相关器的间隔为宽相关设计标准1.0个码片间隔的1/10,那么延时低于1.05个码片间隔的多径才会导致干扰，也就是说在消除多径误差方面的效果提高了10倍。除此以外，窄相关的E-L码相距很小，其噪声也具有相关性，常规DLL处理下，E-L码噪声在时域上是独立统计的，所以噪声能够很好的

6、被抑制，此时的窄相关鉴相曲线受到的影响也会大幅下降。2）MET技术（相关专利：US5414729A,1992年申请）。解决的技术问题：使用窄相关技术处理时，对系统的带宽要求较高，要求带宽更宽，从理论上来说，自相关峰呈尖锐型，如果带宽较窄，那么自相关的峰型越平坦，对鉴相曲线的影响也就越大，鉴相的灵敏度就越低；在处理带宽方面，窄相关技术要求更高，和普通2MHz带宽对比，会有更多的噪声混入通带信号，接收机受到RF干扰会更多。技术方案：MET技术全称多径消除技术，即E-L斜率技术。由于码相关函数在多径效应下不再是关于峰值左右对称的，峰值的两侧坡度

7、不同。MET技术下，在峰值的两侧均增加一个相关器，则可以对峰值两侧的坡度进行统计，对相关峰的位置估计会更加的精确，这也是该技术最大的优势。该技术在应用中，采用四个相关器，对相关函数进行采样，进而通过不同相关器对峰值两侧的斜率进行计算，从而来测量伪距，如图2所示。过LI、L2的直线和过El、E2的直线的交点是相关函数的峰值点，根据该点可以确定码跟踪的误差，然后利用误差对跟踪环路的反馈量进行补偿。2E-L斜率技术原理图如果L1和E1的输出值间距是d，而LI、L2与El、E2的输出值间距是dl时，此时MET鉴相函数即为：上式中，表示相关峰左斜率

8、，表示相关峰右斜率，表示鉴相器反馈调整量，表示相关器E1的输出值，表示相关器L1的输出值。则MET跟踪误差就是：式中，和分别表示多径延迟和多径信号的载波相位，a表示幅值，0表示本地载波相位。有