1.一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)建立时空大数据多径信息表；所述时空大数据多径信息表包括时间、通过原始输入信号解算出的坐标、导航位置坐标偏移量，所述时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、对应原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号，通过标准捕获、跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；通过步骤A-B建立时空大数据多径信息表，包括步骤如下：
A、将原始输入信号s(t)分为3个支路：原始输入信号s(t)的表达式如式(Ⅱ)所示：
式(Ⅱ)中，sd(t)为直射波信号，si(t)为反射波信号i，M为反射波数目，0多普勒效应后的载波频率，αi是反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数，τi是反射波信号i相对于直射波信号的传播延时， 是反射波i载波相位变化；
第一条支路中，将原始输入信号s(t)依次进行捕获、跟踪、解调，获取包含有多径误差* * *
的导航位置坐标(X ,Y ,Z)；
第三条支路中，将原始输入信号s(t)进行预捕获，判断原始输入信号s(t)中是否存在多径信号，如果存在，则进入信号分离器估计出对应的多径参数，并进入本地反射波信号发生器，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，如果不存在，则本地反射波信号发生器不工作；所述多径参数包括反射波数目M，反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数αi、反射波信号i相对于直射波信号的时延τi；所述多径信号即所述反射波信号，是指反射波为导航卫星发射的信号经过反射后产生的信号；
第二条支路中，原始输入信号s(t)与第三条支路产生的本地反射波信号s'(t)作差，得到直射波信号sd(t)，该直射波信号sd(t)依次进行捕获、跟踪、解调，得到修正后的导航位置坐标(X0,Y0,Z0)；
B、将修正后导航位置坐标(X0,Y0,Z0)与包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)作差，得到导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，即：
记录第二条支路原始输入信号s(t)接收时间为时空大数据多径信息表中的时间，记录第一条支路产生的多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)为通过原始输入信号解算出的坐标，记录得到的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)为时空大数据多径信息表中对应上述时间、对应上述原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量，以时间、原始输入信号解算出的坐标为二维索引，建立时空大数据多径信息表，存储对应的导航位置坐标偏移量；
(2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；
(3)所述区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；
(4)所述区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)时，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)出现跳变，则以跳变后的位置与时间为索引检索本地数据库中的时空大数据多径信息表，检索得到对应的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，修正得到定位结果(X,*′ *′ *′
Y,Z)，修正过程如式(Ⅰ)所示，如果导航坐标(X ,Y ,Z )未出现跳变，则不进行坐标修正；
2.根据权利要求1所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，s'(t)的求取公式如式(Ⅳ)所示：
3.根据权利要求1所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，该区域中其它导航接收机用户接收导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)，包括步骤如下：
输入信号依次经过捕获、跟踪、解调解算出导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)。
4.根据权利要求1所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，建立时空大数据多径信息表的实现电路，包括捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二、预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、时空大数据多径信息表模块，将原始输入信号分为3个支路：第一支路包括依次串联的所述捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器二，第二支路包括依次串联的所述加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，第三支路包括依次串联的所述预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述加法器二连接时空大数据多径信息表模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，所述捕获模块一、捕获模块二用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；所述跟踪模块一、跟踪模块二用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块一、解调模块二用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息；所述预捕获模块用于获取输入信号与本地伪随机码的相关函数 并判断输入信号中
是否存在多径信号；所述信号分离器分离出多径信号中对应的多径参数；所述本地反射波信号发生器用于产生本地反射波信号；所述加法器一输入端分别为输入信号和本地反射波信号发生器产生的本地反射波信号，输出端为两输入作差后的信号，即去除反射波的直射波信号；所述加法器二输入端分别为含多径误差的导航位置信息(X*,Y*,Z*)和经过多径抑制得到的导航位置信息(X0,Y0,Z0)，输出端为两输入的差值，即导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)；所述时空大数据多径信息表用于存储导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，并与本地其它导航用户共享。
6.根据权利要求4所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，区域中其它导航接收机用户解算导航坐标并进行修正的实现电路，包括捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三、本地数据库；所述捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三依次串联，所述时空大数据多径信息表模块、本地数据库、加法器三依次串联；
所述捕获模块三用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；所述跟踪模块三用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块三用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)；所述加法器三的两个输入端分别为含多径误差的导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)和本地数据库中存储的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，通过加法器三的输出端输出两输入之和，即修正后的导航信息(X,Y,Z)。
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，属于卫星导航技术领域。
背景技术
[0002] 卫星导航具有全天候、连续性和实时性的特点，可以给用户提供
定位、测速和授时等服务，现已广泛应用于各个领域，并且应用范围仍在不断扩大。
[0003] 卫星导航接收机定位
精度会受到各种因素的影响，导致定位结果与实际
位置有一定偏差。在城市高楼林立的环境中，多径干扰是主要误差来源之一，且这种误差会随着时间和接收机的位置变化而变化，从定位
算法上难以精确消除。由于多径
信号的存在，使得接收信号与本地伪随机码的自相关函数曲线产生畸变，引入码
相位鉴别误差和码相位测量误差。同时，多径信号也会给载波相位的测量带来误差，最终导致定位结果不准确，甚至出现位置跳变。
[0004] 利用数字中频
信号处理技术的多径抑制和消除方法主要分为两类，一类是改进相关器或码环鉴别器设计，以达到减小多径误差的目的，如窄距相关器技术、双差鉴别器技术等。这类方法实现简单，但是多径的抑制性能通常无法满足高精度的定位要求；另一类方法是估计出各个多径信号成分的参数，并将这些多径信号成分从总的接收信号中减去而还原出直射波信号，如多径估计延迟
锁定环路(MEDLL)、Vision相关器等技术，这些技术可以有效地减少码相位和载波相位测量值的多径效应。但是用于求解多径信号参数的最优化估计方法实现较为复杂，显著增加了解码算法的计算量，在低功耗应用中受到限制。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明提出了一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法。
[0006] 本发明的核心思想是采集城市等高楼林立、易发生多径效应区域的多径参数，建立基于时空大数据的多径信息表，并将该多径信息表共享给该区域的其它导航接收机用户，用户通过检索多径信息表修正定位结果。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] 一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，包括步骤如下：
[0009] (1)建立时空大数据多径信息表；所述时空大数据多径信息表包括时间、通过原始
输入信号解算出的坐标、导航位置坐标偏移量，所述时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、对应原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号(包含一个或多个多径信号的信号)，通过标准捕获、
跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；
[0010] (2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；
[0011] (3)所述区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地
数据库中；
[0012] (4)所述区域中其它导航接收机用户接收到导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)时，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)出现跳变，在有多径信号存在的情况下，导航坐标会发生瞬时的变化，外在表现就是坐标跳来跳去，平时用手机地图导航时应该也经常会遇到这种情况。则以跳变后的位置与时间为索引
检索本地数据库中的时空大数据多径信息表，检索得到对应的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，修正得到定位结果(X,Y,Z)，修正过程如式(Ⅰ)所示，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)未出现跳变，则不进行坐标修正；
[0013]
[0014] 根据本发明优选的，所述步骤(1)，通过步骤A-B建立时空大数据多径信息表，包括步骤如下：
[0015] A、将原始输入信号s(t)分为3个支路：原始输入信号s(t)的表达式如式(Ⅱ)所示：
[0016]
[0017] 式(Ⅱ)中，sd(t)为直射波信号，si(t)为反射波信号i，M为反射
波数目，0
多普勒效应后的载波频率，αi是反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数，τi是反射波信号i相对于直射波信号的传播延时， 是反射波i载波相位变化；[0018] 第一条支路中，将原始输入信号s(t)依次进行捕获、跟踪、解调，获取包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)；
[0019] 第三条支路中，将原始输入信号s(t)进行预捕获，判断原始输入信号s(t)中是否存在多径信号，如果存在，则进入
信号分离器估计出对应的多径参数，并进入本地反射波信号发生器，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，如果不存在，则本地反射波信号发生器不工作；所述多径参数包括反射波数目M，反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数αi、反射波信号i相对于直射波信号的时延τi；所述多径信号即所述反射波信号，是指反射波为导航卫星发射的信号经过反射后产生的信号；
[0020] 第二条支路中，原始输入信号s(t)与第三条支路产生的本地反射波信号s'(t)作差，得到直射波信号sd(t)，该直射波信号sd(t)依次进行捕获、跟踪、解调，得到修正后的导航位置坐标(X0,Y0,Z0)；
[0021] B、将修正后导航位置坐标(X0,Y0,Z0)与包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)作差，得到导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，即：
[0022]
[0023] 记录第二条支路原始输入信号s(t)接收时间为时空大数据多径信息表中的时间，记录第一条支路产生的多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)为通过原始输入信号解算出的坐标，记录得到的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)为时空大数据多径信息表中对应上述时间、对应上述原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量，以时间、原始输入信号解算出的坐标为二维索引，建立时空大数据多径信息表，存储对应的导航位置坐标偏移量。
[0024] 根据本发明优选的，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，s'(t)的求取公式如式(IV)所示：
[0025]
[0026] 根据本发明优选的，所述步骤(4)中，该区域中其它导航接收机用户接收导航坐标*′ *′ *′ *′ *′(X ,Y ,Z )，包括步骤如下：输入信号依次经过捕获、跟踪、解调解算出导航坐标(X ,Y ,Z*′)。
[0027] 根据本发明优选的，建立时空大数据多径信息表的实现
电路，包括捕获模
块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二、预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、时空大数据多径信息表模块，将原始输入信号分为3个支路：所述第一支路包括依次
串联的所述捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器二，所述第二支路包括依次串联的所述加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述第三支路包括依次串联的所述预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述加法器二连接所述时空大数据多径信息表模块。
[0028] 根据本发明优选的，所述捕获模块一、捕获模块二用于获得信号的码相位、
载波频率的粗略值；所述跟踪模块一、跟踪模块二用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块一、解调模块二用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息；所述预捕获模块用于获取输入信号与本地伪随机码的相关函数并判断输入信号中是否存在多径信号；所述信号分离器
分离出多径信号中对应的多径参数；所述本地反射波信号发生器用于产生本地反射波信号；所述加法器一输入端分别为输入信号和本地反射波信号发生器产生的本地反射波信号，输出端为两输入作差后的信号，即去除反射波的直射波信号；所述加法器二输入端分别* * *
为含多径误差的导航位置信息(X ,Y ,Z)和经过多径抑制得到的导航位置信息(X0,Y0,Z0)，输出端为两输入的差值，即导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)；所述时空大数据多径信息表用于存储导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，并与本地其它导航用户共享。
[0029] 根据本发明优选的，所述步骤(4)中，区域中其它导航接收机用户解算导航坐标并进行修正的实现电路，包括捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三、本地数据库；所述捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三依次串联，所述时空大数据多径信息表模块、本地数据库、加法器三依次串联；
[0030] 所述捕获模块三用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；所述跟踪模块三用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块三用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)；所述加法器三的两个输入端分别为含多径误差的导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)和本地数据库中存储的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，通过加法器三的输出端输出两输入之和，即修正后的导航信息(X,Y,Z)。
[0031] 本发明的有益效果为：
[0032] 1、本发明提出的多径效应抑制方法，是基于大数据共享的思想，通过区域内多径信息表的建立和共享，使得该区域导航接收机用户可以获得当前时刻当前地点的导航位置坐标偏移量，修正原始定位结果，使定位结果更加精确，同时也为当前多径抑制领域提供了一种新思路。
[0033] 2、本发明中时空大数据多径信息表的数据，是在多径参数估计的
基础上进行多径抑制后得到的，这一过程保证了本发明的定位准确性；时空大数据多径信息表的共享，使得区域内导航用户即使在离线的情况下也可以直接通过检索获得当前的导航位置坐标偏移量，节省了常规多径抑制算法中多径参数估计的运算时间，在保证定位精度的同时，有效减少了多径抑制算法复杂度。
附图说明：
[0034] 图1是本发明建立时空大数据多径信息表的流程
框图；
[0035] 图2是本发明基于时空大数据的导航多径效应抑制方法的流程框图。
具体实施方式
[0036] 下面结合
说明书附图和
实施例对本发明作进一步描述，但不限于此：
[0037] 实施例1
[0038] 一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法,以在北斗接收机中数字中频信号处理部分的应用为例，包括步骤如下：
[0039] (1)建立时空大数据多径信息表；时空大数据多径信息表包括时间、通过原始输入信号解算出的北斗坐标、导航位置坐标偏移量，时空大数据多径信息表以时间、通过原始输入信号解算出的坐标为二维索引，以对应时间、通过原始输入信号解算出的北斗坐标下的导航位置坐标偏移量为内容；所述时间是指原始输入信号接收时间；所述通过原始输入信号解算出的坐标是指，导航接收机接收到原始数字中频信号(包含一个或多个多径信号的信号)，通过标准捕获、跟踪和解调算法解算出的带有多径误差的导航坐标；所述导航位置坐标偏移量是指不含多径误差的导航位置坐标与上述通过原始信号解算出的坐标的差值；通过步骤A-B建立时空大数据多径信息表，如图1所示，包括：
[0040] A、将北斗B1I数字中频信号s(t)分为3个支路：北斗B1I数字中频信号s(t)的表达式如式(Ⅱ)所示：
[0041]
[0042] 式(Ⅱ)中，sd(t)为直射波信号，si(t)为反射波信号i，M为反射波数目，0
[0043] 第一条支路中，将北斗B1I数字中频信号s(t)依次进行捕获、跟踪、解调，获取包含有多径误差的北斗导航位置坐标(X*,Y*,Z*)；
[0044] 第三条支路中，将北斗B1I数字中频信号s(t)进行预捕获，判断北斗B1I数字中频信号s(t)中是否存在多径信号，如果存在，则进入信号分离器估计出对应的多径参数，并进入本地反射波信号发生器，根据对应的多径参数产生本地反射波信号s'(t)，如果不存在，则本地反射波信号发生器不工作；多径参数包括反射波数目M，反射波信号i相对于直射波信号的衰减系数αi、反射波信号i相对于直射波信号的时延τi；所述多径信号即所述反射波信号，是指反射波为导航卫星发射的信号经过反射后产生的信号；s'(t)的求取公式如式(IV)所示：
[0045]
[0046] 第二条支路中，北斗B1I数字中频信号s(t)与第三条支路产生的本地反射波信号s'(t)作差，得到直射波信号sd(t)，该直射波信号sd(t)依次进行捕获、跟踪、解调，得到修正后的导航位置坐标(X0,Y0,Z0)；
[0047] B、将修正后导航位置坐标(X0,Y0,Z0)与包含有多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)作差，得到导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，即：
[0048]
[0049] 记录第二条支路原始输入信号s(t)接收时间为时空大数据多径信息表中的时间，记录第一条支路产生的多径误差的导航位置坐标(X*,Y*,Z*)为通过原始输入信号解算出的坐标，记录得到的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)为时空大数据多径信息表中对应上述时间、对应上述原始输入信号解算出的坐标下的导航位置坐标偏移量，以时间、原始输入信号解算出的坐标为二维索引，建立时空大数据多径信息表，存储对应的导航位置坐标偏移量。
[0050] (2)将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表共享到步骤(1)中建立时空大数据多径信息表的区域中的其它导航接收机用户；
[0051] (3)该区域中其它导航接收机用户将步骤(1)得到的时空大数据多径信息表加载到本地数据库中；
[0052] (4)如图2所示，输入信号依次经过捕获、跟踪、解调解算出导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)出现跳变，在有多径信号存在的情况下，导航坐标会发生瞬时的变化，外在表现就是坐标跳来跳去，平时用手机地图导航时应该也经常会遇到这种情况。则以跳变后的位置与时间为检索得到对应的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，修正得到定位结果(X,Y,Z)，修正过程如式(Ⅰ)所示，如果导航坐标(X*′,Y*′,Z*′)未出现跳变，则不进行坐标修正
[0053]
[0054] 建立时空大数据多径信息表的实现电路，包括捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二、预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、时空大数据多径信息表模块，将原始输入信号分为3个支路：第一支路包括依次串联的所述捕获模块一、跟踪模块一、解调模块一、加法器二，第二支路包括依次串联的所述加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，第三支路包括依次串联的所述预捕获模块、信号分离器、本地反射波信号发生器、加法器一、捕获模块二、跟踪模块二、解调模块二、加法器二，所述加法器二连接时空大数据多径信息表模块。
[0055] 捕获模块一、捕获模块二用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；跟踪模块一、跟踪模块二用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块一、解调模块二用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息；所述预捕获模块用于获取输入信号与本地伪随机码的相关函数 并判断输入信号中是否存在多径信号；所述信号分离器分离出多径信号中对应的多径参数；所述本地反射波信号发生器用于产生本地反射波信号；所述加法器一输入端分别为输入信号和本地反射波信号发生器产生的本地反射波信号，输出端为两输入作差后的信号，即去除反射波的直射波信号；所述加法器二输入端分别为含多径误差的导航位置信息(X*,Y*,Z*)和经过多径抑制得到的导航位置信息(X0,Y0,Z0)，输出端为两输入的差值，即导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)；所述时空大数据多径信息表用于存储导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，并与本地其它导航用户共享。
[0056] 步骤(4)中，区域中其它导航接收机用户解算导航坐标并进行修正的实现电路，包括捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三、本地数据库；所述捕获模块三、跟踪模块三、解调模块三、加法器三依次串联，所述时空大数据多径信息表模块、本地数据库、加法器三依次串联；
[0057] 捕获模块三用于获得信号的码相位、载波频率的粗略值；所述跟踪模块三用于获得信号的码相位、载波频率的精确值；所述解调模块三用于得到信号中包含的卫星位置和伪距信息，并最终解算出导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)；所述加法器三的两个输入端分别为含多径误差的导航位置信息(X*′,Y*′,Z*′)和本地数据库中存储的导航位置坐标偏移量(△X,△Y,△Z)，通过加法器三的输出端输出两输入之和，即修正后的导航信息(X,Y,Z)。
[0058] 实施例2
[0059] 根据实施例1所述的一种基于时空大数据的导航多径效应抑制方法，其区别在于，在GPS接收机中数字中频信号处理部分进行应用。
