基于遗传算法、粒子滤波的多径抑制算法研究

摘要

多路径效应己成为影响全球导航卫星定位系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)高精度定位的主要制约因素之一。它是指受信号传播环境影响,接收机天线除了接收来自卫星方向的直达信号(LOSS)外,还接收其他物体反射回来的信号,导致在码跟踪环中产生的误差。这种误差可以达到几米甚至几十米的量级,因此受到广泛的重视。
　　 本文首先系统介绍了GNSS及其卫星信号结构,阐述了多径信号产生的原理,多径效应存在时接收机产生误差的机理。然后就现有的基于窄相关技术、Double-Delta技术等的GPS多径算法进行了研究,分析了其原理、性能及影响因素。接着研究了基于蒙特卡罗(Monte-Carlo,MC)和递推贝叶斯估计的粒子滤波(Particle Filter,PF)。最后提出了一种新的基于遗传特性、粒子滤波的多径抑制算法。本文的主要工作和贡献如下:
　　 (1)系统研究了GNSS及其卫星信号结构,接收机结构和工作原理,研究了多径信号产生原理、特点,分析了多径信号对GPS接收机环路的影响。
　　 (2)研究了应用于GPS接收机的多径消除算法,包括窄相关技术、Double-Delta技术等,对算法原理及实现过程进行了分析,并对性能主要影响因素进行了研究。
　　 (3)介绍了粒子滤波的原理和特性,分析了粒子滤波优缺点等;研究了基于粒子滤波的多径算法的可行性,针对粒子滤波算法所存在的粒子数匮乏和粒子多样性丧失问题的缺点,提出了一种新的基于遗传算法(Genetic Algorithms,GA)的粒子滤波算法,并应用到多径抑制中,并与其他的参量式多径抑制径算法进行了性能比较。仿真结果表明这种新的粒子滤波算法能够很好地解决多径效应问题。