基于天线运动的多径误差消除方法、装置及系统

1.一种基于天线运动的多径误差消除方法，其特征在于，所述方法包括：获取导航电文扩频码和电文比特信息；根据所述导航电文扩频码和电文比特信息生成卫星导航信号；利用处于运动状态的天线接收所述卫星导航信号，得到接收的卫星导航信号；所述接收的卫星导航信号包括多径信号和直达信号；基于天线的运动状态在不同时刻对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式；根据所述不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式计算得到多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式；利用天线的抖动方式计算由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；接收机根据早-迟码片法计算不同采样时刻的直达信号的码时延估计；所述码时延估计的误差项包括多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式和由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；对所述不同采样时刻的直达信号的码时延估计进行修正，得到修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计；对所述修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计求平均，得到多径误差消除后的直达信号的码时延估计结果。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于天线的运动状态在不同时刻对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式，包括：基于天线的运动状态在不同时刻对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式为Δτ 1 (r,ψ)＝2(D 0 -r n cosψ n )sin(β+α)/c＝Δτ 1 -r n cosψ n sin(β+α)/c其中，α为反射物相对于水平面的倾角，β是卫星的仰角，天线静止时相位中心O到反射面的初始距离为D 0 ，n表示采样时刻，r n 表示天线的相位中心O'到O的距离，ψ n 表示O'和O的连线与极轴的夹角，D 0 -r n cosψ n 为相位中心O'与反射面的距离，c表示光速。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于天线的运动状态在不同时刻对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的相对相位表达式为其中，f c 表示载波频率，Δθ 1 第1路多径信号相对于直达信号的载波相位。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式计算得到多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式，包括：根据所述不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式计算得到多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式为其中， T c 为相关间隔，θ e 表示载波相位估计误差，Δτ 1 (r n ,ψ n )为传播时延差表达式，Δθ 1 (r n ,ψ n )为相对相位表达式，a i 表示第i路多径信号相对于直达信号的功率比，r n 表示天线的相位中心O'的到O的距离，ψ n 表示O'和O的连线与极轴的夹角。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收机根据早-迟码片法计算不同采样时刻的直达信号的码时延估计，包括：接收机根据早-迟码片法计算不同采样时刻的直达信号的码时延估计，其表达式为其中，τ 0 表示天线静止时的真实时延，e(r n ,ψ n )表示由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式，ε(a 1 ,Δτ 1 ,Δθ 1 ,r n ,ψ n )表示多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据天线的抖动方式计算由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差并修正，包括：根据天线的抖动方式可计算于天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差为e(r n ,ψ n )＝r n sin(β+ψ n +α)/c其中，r n 表示天线的相位中心O'到O的距离，ψ n 表示O'和O的连线与极轴的夹角，α为反射物相对于水平面的倾角，β是卫星的仰角，c表示光速。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征还在于，对所述不同采样时刻的直达信号的码时延估计进行修正，得到修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计，包括：对所述不同采样时刻的直达信号的码时延估计进行修正，得到修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计，其表达式为其中， 表示不同采样时刻直达信号的码时延估计的表达式，τ 0 表示直达信号的真实码时延，r n 表示天线的相位中心O'到O的距离，ψ n 表示O'和O的连线与极轴的夹角，α为反射物相对于水平面的倾角，β是卫星的仰角，c表示光速，ε(a 1 ,Δτ 1 ,Δθ 1 ,r n ,ψ n )为多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计求平均，得到多径误差消除后的直达信号的码时延估计结果，包括：对所述修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计求平均，得到多径误差消除后的直达信号的码时延估计结果为 9.一种基于天线运动的多径误差消除装置，其特征在于，所述装置包括：卫星信号生成模块，用于获取导航电文扩频码和电文比特信息；根据所述导航电文扩频码和电文比特信息生成卫星导航信号；卫星信号接收模块，用于接收所述卫星导航信号，得到接收的卫星导航信号；所述接收的卫星导航信号包括多径信号和直达信号；天线驱动模块，用于驱动天线处于运动状态，并对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式；信号处理模块，用于根据所述不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式计算得到多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式；利用天线的抖动方式计算由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；接收机根据早-迟码片法计算不同采样时刻的直达信号的码时延估计；所述码时延估计的误差项包括多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式和由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；信号修正和多径误差消除模块，用于对所述不同采样时刻的直达信号的码时延估计进行修正，得到修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计；对所述修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计求平均，得到多径误差消除后的直达信号的码时延估计结果。 10.一种基于天线运动的多径误差消除系统，包括卫星和用户机，所述卫星内设置卫星信号生成模块和卫星信号发送模块；所述用户机内设置天线驱动模块、卫星信号接收模块、信号处理模块和信号修正和多径误差消除模块；卫星信号生成模块，用于获取导航电文扩频码和电文比特信息；根据所述导航电文扩频码和电文比特信息生成卫星导航信号；卫星信号接收模块，用于接收所述卫星导航信号，得到接收的卫星导航信号；所述接收的卫星导航信号包括多径信号和直达信号；天线驱动模块，用于驱动天线处于运动状态，并对所述直达信号和多径信号进行采样，得到不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式；信号处理模块，用于根据所述不同采样时刻的直达信号与多径信号的传播时延差表达式和相对相位表达式计算得到多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式；利用天线的抖动方式计算由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；接收机根据早-迟码片法计算不同采样时刻的直达信号的码时延估计；所述码时延估计的误差项包括多径信号带来的直达信号的码时延估计误差表达式和由天线抖动带来的直达信号的码时延估计偏差表达式；信号修正和多径误差消除模块，用于对所述不同采样时刻的直达信号的码时延估计进行修正，得到修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计；对所述修正后的不同采样时刻的直达信号的码时延估计求平均，得到多径误差消除后的直达信号的码时延估计结果。