本發(fā)明涉及有源gnss定位天線的，公開了一種gnss增強(qiáng)天線。

背景技術(shù)：

1、手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品受限于體積，它們無獨(dú)立的定位天線或者定位天線體積很小，與定位電路相關(guān)的射頻、基帶等也沒有獨(dú)立的芯片，這就造成它們的搜星能力相對(duì)較差。在現(xiàn)實(shí)的使用場(chǎng)景中，例如：駕駛車輛時(shí)使用手機(jī)導(dǎo)航，電子產(chǎn)品的定位天線往往會(huì)受到部分遮擋，這進(jìn)一步減少了它們可以搜索到的衛(wèi)星數(shù)量，現(xiàn)在的gnss定位天線只有無線電信號(hào)接收功能，使用同軸電纜將模擬信號(hào)傳給gnss定位設(shè)備，且天線接口一般為sma、tnc、bnc、fakra等接口，手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品無法使用。其次gnss信號(hào)不僅直接從衛(wèi)星到達(dá)接收機(jī)天線，還可能經(jīng)過周圍環(huán)境反射后到達(dá)接收機(jī)。這些額外路徑上的信號(hào)會(huì)與直接信號(hào)疊加，導(dǎo)致接收機(jī)測(cè)量誤差增加，從而影響定位精度。

2、例如現(xiàn)有的授權(quán)公開號(hào)為cn114509792b的中國(guó)專利公開了一種高精度gnss移動(dòng)應(yīng)用增強(qiáng)定位系統(tǒng)及其工作方法，包括外置gnss模塊和與外置gnss模塊藍(lán)牙連接的移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備里安裝有定位輔助軟件和移動(dòng)應(yīng)用，定位輔助軟件用于連接cors服務(wù)器，并向cors服務(wù)器接收和發(fā)送數(shù)據(jù)；外置gnss模塊包括殼體，殼體的頂部從后到前依次設(shè)有g(shù)nss雙頻螺旋天線和開關(guān)按鈕，殼體內(nèi)設(shè)有定位模塊、單片機(jī)、蓄電池、無線充電模塊、藍(lán)牙模塊、sim卡槽和位于gnss雙頻螺旋天線正下方的sma信號(hào)轉(zhuǎn)接頭，藍(lán)牙模塊連接有位于殼體外側(cè)的藍(lán)牙天線，sma信號(hào)轉(zhuǎn)接頭穿過殼體與gnss雙頻螺旋天線連接；殼體的前側(cè)設(shè)有用于套在手機(jī)上的安裝套。該發(fā)明能夠可靠的傳遞外置gnss模塊的位置、精度、狀態(tài)信息給移動(dòng)應(yīng)用，移動(dòng)應(yīng)用代碼修改量小，高精度位置服務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定。

3、但是上述專利中存在以下問題：gnss模塊的精度和抗干擾能力可能受到外界環(huán)境的影響，并且不能根據(jù)環(huán)境的變化而自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，其次，信號(hào)接收不經(jīng)過處理和尋找最優(yōu)路徑，僅僅通過硬件提高精度，難以滿足目前智能化和自動(dòng)化的信號(hào)采集，并且無法判斷信號(hào)的強(qiáng)度和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種gnss增強(qiáng)天線，包括：

2、gnss天線；

3、gnss天線用于接收衛(wèi)星微弱的射頻信號(hào)并將所述射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成基帶信號(hào)，并提取所述基帶信號(hào)中的衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)；

4、多路徑優(yōu)化模塊，包括多路徑尋優(yōu)單元、多路徑估算單元和估算優(yōu)化模型；

5、多路徑尋優(yōu)單元用于檢測(cè)和估算接收到的基帶信號(hào)中的多路徑分量，確定多路徑的數(shù)量和強(qiáng)度；

6、估算優(yōu)化模型用于優(yōu)化基帶信號(hào)算子著點(diǎn)。

7、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

8、所述gnss天線包括射頻模塊和基帶模塊；

9、所述射頻模塊，包括gnss射頻芯片和濾波單元、頻率轉(zhuǎn)換單元和頻率調(diào)節(jié)單元；

10、所述基帶模塊，由基帶選擇單元、gnss基帶芯片及其外圍元器件構(gòu)成。

11、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

12、所述gnss射頻芯片用于提供信號(hào)接收、處理和定位功能；

13、所述濾波單元用于抑制射頻信號(hào)不需要的頻率成分，減少干擾；

14、所述濾波單元通過自適應(yīng)濾波模型動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器系數(shù)以適應(yīng)環(huán)境變化引起的不需要的頻率成分；

15、所述頻率轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換；

16、所述頻率調(diào)節(jié)單元用于穩(wěn)定和調(diào)節(jié)頻率，以提高射頻信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

17、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

18、所述自適應(yīng)濾波模型計(jì)算表達(dá)式如下所示：

19、；

20、其中，為濾波器系數(shù)，為輸入的射頻信號(hào)，為濾波后的信號(hào)，為濾波的總階數(shù)。為射頻信號(hào)組數(shù)，γ為濾波階數(shù)；

21、更新濾波器系數(shù)，更新計(jì)算表達(dá)式為：

22、；

23、其中，為步長(zhǎng)因子，為濾波器的輸出與期望信號(hào)之間的誤差，為濾波器系數(shù)的更新值。

24、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

25、所述多路徑尋優(yōu)單元包括直接路徑模型、并聯(lián)路徑估算模型和算子著點(diǎn)優(yōu)化算法；

26、所述直接路徑模型用于獲取只存在一條路徑的基帶信號(hào)，獲取最優(yōu)路徑；

27、所述并聯(lián)路徑估算模型通過基帶信號(hào)流方程建立基帶信號(hào)狀態(tài)矩陣，并將基帶信號(hào)狀態(tài)矩陣轉(zhuǎn)化為特征多項(xiàng)式，計(jì)算特征多項(xiàng)式的特征根，通過特征根建立基帶信號(hào)傳輸算子，通過基帶信號(hào)傳輸算子模擬基帶信號(hào)流路徑，以找到最優(yōu)路徑。

28、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

29、所述基帶信號(hào)流方程計(jì)算表達(dá)式如下所示：

30、；

31、其中，為第一路徑t時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，為第t時(shí)刻的基帶信號(hào)值，為第一路徑t+1時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，為第t+1時(shí)刻的基帶信號(hào)值，為第一路徑第t+i時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，為第t+i時(shí)刻的基帶信號(hào)值，為第二路徑t時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，bi為第二路徑第t+i時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，為第n路徑第t時(shí)刻基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，ni為第n路徑第t+i時(shí)刻的基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)，為第一路徑第t時(shí)刻至t+i時(shí)刻基帶信號(hào)強(qiáng)度，為第二路徑第t時(shí)刻至t+i時(shí)刻基帶信號(hào)強(qiáng)度，為第n路徑第t時(shí)刻至t+i時(shí)刻基帶信號(hào)強(qiáng)度，n為信號(hào)傳遞的路徑個(gè)數(shù)，t為時(shí)序。

32、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

33、基帶信號(hào)狀態(tài)矩陣方程如下所示：

34、；

35、其中，b為多路徑基帶信號(hào)強(qiáng)度矩陣，f為t至t+i時(shí)間戳信號(hào)值，z為基帶信號(hào)強(qiáng)度；

36、基帶信號(hào)特征多項(xiàng)式計(jì)算表達(dá)式如下所示：

37、；

38、其中，為不同路徑基帶信號(hào)強(qiáng)度系數(shù)的特征根，e為單位矩陣。

39、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

40、基帶信號(hào)特征多項(xiàng)式矩陣形式計(jì)算表達(dá)式如下所示：

41、；

42、其中，為特征根，為特征根對(duì)應(yīng)的特征向量，為特征向量矩陣強(qiáng)度系數(shù)，j為特征根序數(shù)。

43、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

44、所述基帶信號(hào)傳輸算子，計(jì)算表達(dá)式如下所示：

45、；

46、其中，為基帶信號(hào)流圖模擬函數(shù)，為基帶信號(hào)算子，為第一特征根，為第c特征根，為基帶信號(hào)傳遞第一路徑的算子著點(diǎn)，為基帶信號(hào)傳遞第二路徑的算子著點(diǎn)，為基帶信號(hào)傳遞第c路徑的算子著點(diǎn)。

47、作為本發(fā)明一種gnss增強(qiáng)天線的一種優(yōu)選方案，其中：

48、估算優(yōu)化模型通過基帶信號(hào)流圖模擬函數(shù)，對(duì)并聯(lián)路徑估算模型計(jì)算的基帶信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行判斷，若基帶信號(hào)流圖路徑最短，且代入基帶信號(hào)流方程計(jì)算基帶信號(hào)強(qiáng)度最大，則新的基帶信號(hào)算子著點(diǎn)覆蓋原基帶信號(hào)算子著點(diǎn)，估算優(yōu)化模型計(jì)算表達(dá)式如下所示：

49、；

50、其中，為通過新的基帶信號(hào)算子著點(diǎn)計(jì)算的基帶信號(hào)強(qiáng)度，為原基帶信號(hào)算子著點(diǎn)計(jì)算的基帶信號(hào)強(qiáng)度，為更新的基帶信號(hào)算子著點(diǎn)，為基帶信號(hào)算子著點(diǎn)，為基帶信號(hào)隨機(jī)偏移量。

51、本發(fā)明的有益效果：

52、設(shè)計(jì)具有特定方向圖的天線可以減少來自非期望方向的信號(hào)干擾，提高直接路徑信號(hào)的質(zhì)量，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器系數(shù)，更好地抑制多路徑信號(hào)和其他干擾，提高信號(hào)質(zhì)量，根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整濾波參數(shù)，使接收機(jī)在不同條件下都能保持良好的性能，通過對(duì)信號(hào)的時(shí)間序列進(jìn)行分析，多路徑估算單元能夠精確計(jì)算出多路徑信號(hào)的延遲，為后續(xù)的校正提供依據(jù)，多路徑尋優(yōu)單元可以優(yōu)化信號(hào)處理流程，減少多路徑誤差，提高定位精度。