基於emd迭代閾值濾波的gnss多徑效應抑制方法
2023-05-08 20:43:16
基於emd迭代閾值濾波的gnss多徑效應抑制方法
【專利摘要】本發明公開一種基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，對測量誤差EMD分解得到N個本徵模態函數分量，多徑誤差常集中在高階IMF和餘項中，一方面，採用奇異譜分析對EMD分解的N個IMF進行噪聲估計，根據估計結果選擇前M個IMF用作噪聲輔助數據分析，得到測量誤差的EMD分解結果；另一方面，採用隨機採樣第1個IMF數據的方式，構造與原信號具有相同信噪比的多個序列，採用模態單元閾值濾波對序列除噪，平均除噪後的多組結果分離得到GNSS多徑誤差，將其用於補償GNSS測量結果即實現其測量過程中多徑效應的抑制。本發明提高EMD分解精度，減小噪聲的影響。
【專利說明】基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及全球衛星導航系統，具體涉及一種基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法。
【背景技術】
[0002]GNSS泛指衛星導航系統，包括全球性、區域性和增強的衛星導航，例如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo以及中國的北鬥衛星導航系統。GNSS軟體接收機通過接收衛星的廣播星曆信號，測量信號的傳輸延時，並結合信號的傳播速度計算出接收機與衛星的距離來實現定位。由於接收機周圍可能含有反射物，使得其接收到的信號是衛星信號與其反射信號的混合信號，信號反射增加了衛星信號的傳輸延時，所以產生距離計算誤差，並最終影響定位結果，這種現象稱為多徑效應。影響衛星定位精度的誤差有很多，近年來研究發現，基於短基線的雙差分模型能有效的去除系統誤差中的具有相關特性的誤差，如衛星鐘差、接收機鐘差以及電離層、對流層傳輸延遲等等，但是由於多徑誤差和接收機內部器件產生的熱噪聲不具有顯著的相關性，所以無法通過雙差分模型進行消除。
[0003]目前抑制多徑誤差的方法主要包括:空間選擇法，即選擇合適的接收機工作環境；採用先進的天線技術和接收機硬體技術以及各種運行於接收機內部的自適應濾波方法。基於硬體技術的多徑抑制方法，不僅增加了系統的體積和成本(例如增加扼流圈，雖然能抑制來自天線下方的大部 分多徑誤差，但是對來自天線上方的多徑誤差效果有限)，更重要的是其使用效果並不理想，進而限制了其在低成本特別是民用接收機中的應用。由於基於軟體的實時濾波方法具有成本低，實施簡單的特點，近年來受到了廣泛關注。基於多徑誤差的時變特性，即其統計特徵是隨時間變化的，傳統的固定結構的濾波器無法使用，所以許多自適應濾波方法被引入到多徑誤差的抑制過程中，例如基於小波變換的自適應濾波、基於變結構的有限衝激響應(FIR)濾波以及基於EMD的常規自適應濾波，上述方法均在一定的條件下取得了很好的效果，但是由於多徑誤差與接收機環境密切相關，動態環境下自適應濾波設計複雜，其適用性有待進一步研究。EMD是一種數據驅動的自適應分解方法，它基於任意信號均由一組本徵模態函數組成的假設，將信號按不同的波動和趨勢進行逐級分解，最終得到頻率逐級降低的一組本徵模態函數(IMF)。如果接收機工作於動態模式下其多徑誤差的變化具有一定的隨機性，但是其幅值往往大於熱燥聲，頻率小於熱噪聲。
【發明內容】
[0004]發明目的:為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法。
[0005]技術方案:本發明的一種基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，包括以下步驟:
[0006](I)對GNSS短基線的雙差分殘差信號e⑴進行EMD分解，得到一組IMF^//咕(t)和餘項 r (t),即
【權利要求】
1.一種基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)對GNSS短基線的雙差分殘差信號e(t)進行EMD分解，得到一組IMF和餘項，分別為
2.根據權利要求1所述的基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，其特徵在於:所述步驟(3)中加入的輔助噪聲為白噪聲，該白噪聲滿足(O，σ2)分布，σ的取值範圍為 0.01 ~0.5。
3.根據權利要求1所述的基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，其特徵在於:所述步驟(3)得到第I~M階IMF的具體步驟如下: (a)對Y(t)進行EMD分解得出第I個IMF就終止篩選過程； (b)Y(t)每次疊加隨機產生的輔助噪聲，其均值為零，方差不變； (c)重複步驟(a)和步驟(b)，直到分解得到M個IMF為止。
4.根據權利要求1所述的基於EMD迭代閾值濾波的GNSS多徑效應抑制方法，其特徵在於:將所述步驟(5)的閾值濾波進行迭代，設共迭代K次，其步驟包括: A、構造與原信號有相同信噪比的序列
【文檔編號】G01S19/23GK103926599SQ201410156532
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】陳熙源, 崔冰波 申請人:東南大學