伪码扩频测距系统中多径误差的实验测量与分析

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1、2010年10月宇航计测技术Oct．，2010第30卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．30，No．5文章编号：1000-7202(2010)05—0010—04中图分类号：TM931文献标识码：A伪码扩频测距系统中多径误差的实验测量与分析张升康1，2王学运1王宏博1’2杨军1’2(1．北京无线电计量测试研究所，北京100039；2．计量与校准技术国防科技重点实验室，北京100039)摘要利用扩频测距发射与接收设备，设计了多径误差测量实验，获得了测距误差随多径延迟变化的实测数据，并针对实验进行理论建模与分析仿真，计算结

2、果与实测数据基本吻合，证明了扩频测距系统中多径分析与仿真模型的正确性，确认了多径引入的扩频测距误差的影响量级。关键词伪码扩频测距系统多径信号测距偏差ExperimentalMeasurementandAnalysisofMultipathInducedBiasinRangingSystemwithPNSpreadSpectrumTechniqueZHANGSheng．kan91”WANGXue．yunlWANGHong—b01’2YANGJunl，2(1．BeijingInstituteofMetrologyandMeasurement，Beijing100039；2．Nationa

3、lKeylaboratoryofMetrologyandCalibrationTechnology，Beijing100039)AbstractInthispaperthemultipathsignalmodelinPNspreadspectrumrangingsystemisputfor—ward．Themuhipathinducedrangingbiasisanalyzedindemil，andsimulatedwithtypicalparameters．Inordertovalidatethemultipathsignalmodel，anovelexperimentformea

4、suringthemuhipathinducedbiasisbroughtforward，whichusesaspecificPNspreadspectrumdevice．AndthecomputersimulationcolTe—spondingtotheexperimentsetupisalsodone，whichagreestheexperimentalresultverywell．Thesimu—lationandtheexperimentresultvalidatetheprevioussignalmodelandtestifythemagnitudeofthemul-ti

5、pathinducedbias．KeywordsPNspreadspectrumrangingSystemMuhipathsignalRangingbias1引言伪码扩频测距技术由于其测距精度高、作用距离远、可以码分复用等优点，在卫星导航、航天测控等领域得到应用广泛。在卫星导航系统中，多径信号引起的测距误差一直是影响定位导航精度的重要误差源，由于多径效应在不同的环境下和不同的时间会变化，因此很难用差分技术等方法去消除，VanNee⋯最先分析了GPS系统中多径信号对接收机码跟踪环路的影响，并给出了初步的多径误差分析结果；Braaseh【21等详细地接收了通用的GPS接收机结构，解释了多

6、径信号引起测距误差的机理；Liu[31建立了详细的多径信号码环路跟踪误差模型，通过计算机仿真，深入研究了多径引入的码环路测量偏差第5期伪码扩频测距系统中多径误差的实验测量与分析及其受GPS接收机前置带通滤波器的影响。虽然关于扩频测距系统中多径效应误差分析的文献很多，但是这些文章仅来理论上对多径信号模型、多径误差进行了分析与仿真，并没有对其进行验证。本文通过建立了扩频测距系统中的多径信号模型，详细分析了多径引入的系统测距偏差，并采用计算机对其进行仿真；为了验证信号模型的正确性，利用专用扩频测距调制解调器，设计了多径误差测量实验，实测结果与理论仿真较为吻合，证明了扩频测距系统中多径分析与

7、仿真模型的正确性，确认了多径引入的扩频测距误差的影响因素。2多径信号误差分析2．1伪码扩频系统中多径信号模型对于扩频测距系统来说，其发射的射频信号可以表示为5(t)=real{C(t)P(t)exp(jw。t)}(1)式中：c(t)——调制在测距码上的信息符号；P(t)——伪随机序列；甜。——载波频率；real{·}——表示取实数。当信号到达接收机的路径有多条时，忽略各路径多普勒差异与接收噪声的影响，接收信号可以表示为^，r(￡)=real{∑akc(t—