一种基于载波频率辅助相位矢量跟踪方法技术

本发明专利技术涉及高动态环境下GPS信号跟踪领域，具体涉及一种利用锁频环辅助锁相环的方式代替传统单一跟踪环路，通过集中式滤波器对接收机各通道中频信号进行综合处理的矢量跟踪方法。本发明专利技术包括：(1)混频；(2)相关器及鉴别器输出；(3)集中式滤波；(4)载波频率辅助相位矢量跟踪。接收机各跟踪通道内均采用FLL辅助PLL的方式，减小鉴别器的输出误差，利用集中式滤波器将各跟踪通道内的测量值信息综合处理，滤波器输出k+1时刻的速度误差经过变换，得到k+1时刻的载波频率修正值和码频率修正值，反馈至载波压控振荡器，用来调整本地复现载波信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于载波频率辅助相位矢量跟踪方法
本专利技术涉及高动态环境下GPS信号跟踪领域，具体涉及一种利用锁频环(FrequencyLockedLoop,FLL)辅助锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)的方式代替传统单一跟踪环路，通过集中式滤波器对接收机各通道中频信号进行综合处理的矢量跟踪方法。
技术介绍
全球定位系统(GPS)接收机主要完成两个重要任务：卫星信号捕获跟踪和导航解算。传统GPS接收机采用各自独立的跟踪通道跟踪不同的可视卫星，单独的FLL和PLL不能同时满足高动态性和跟踪精度的要求。针对高动态环境下GPS信号跟踪问题，Roncagliolo等人给出了一种确定频率辅助的PLL鉴相器方法，并对其性能进行了分析；为了提高标量跟踪环路的工作性能，Spilker首先提出了矢量跟踪思想，各通道信号相互辅助，从而提高各通道输入信噪比；Kwang-HoonKim等人研究了矢量跟踪环路在弱信号下的工作性能，但是没有进行动态环境下的研究；罗雨等在原有矢量延迟/频率锁定环(VectorDelay/FrequencyLockedLoop,VDFLL)结构的基础上做了进一步改进，提出了新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于载波频率辅助相位矢量跟踪方法，其特征在于：(1)混频：接收机利用天线接受到的卫星信号送至射频前段处理，通过多级混频将射频信号转换成中频信号，与本地载波数控振荡器产生的本地正弦和余弦复现载波信号进行混频运算，接收机第i通道I支路与Q支路中频信号载波剥离后第k时刻的输出：式中，为输入信号与输出信号相位差异；(2)相关器及鉴别器输出：I/Q支路输出信号分别于本地伪码发生器生成的即时码P、超前码E和滞后码L相关运算，相关器输出六路相干积分值为：式中，δ为本地C/A码超前滞后的间隔，Tcoh为预检积分时间，δf和分别为本地产生信号与输入信号之间的载波频率差和相位差，R(εi)为C/A码相关函数；...

【技术特征摘要】
1.一种基于载波频率辅助相位矢量跟踪方法，其特征在于：(1)混频：接收机利用天线接收到的卫星信号送至射频前端处理，通过多级混频将射频信号转换成中频信号，与本地载波数控振荡器产生的本地正弦和余弦复现载波信号进行混频运算，接收机第i通道I支路与Q支路中频信号载波剥离后第k时刻的输出：式中，为输入信号与输出信号相位差异；(2)相关器及鉴别器输出：I/Q支路输出信号分别与本地伪码发生器生成的即时码P、超前码E和滞后码L相关运算，相关器输出六路相干积分值为：式中，δ为本地C/A码超前滞后的间隔，Tcoh为预检积分时间，δf和分别为本地产生信号与输入信号之间的载波频率误差和相位误差，R(εi)为C/A码相关函数；锁频环和锁相环分别采用叉积鉴频法和二象限反正切函数鉴相器，载波频率误差和载波相位误差分别为：式中，叉积Pcross与点积Pdot分别等于：Pcross＝IP(k-1)·IP(k)+QP(k-1)·QP(k)Pdot＝IP(k-1)·QP(k)-QP(k-1)·IP(k)延迟锁定环路采用非相干超前减滞后功率法,码相位误差为：式中，IE、QE、IL和QL为超前支路与滞后支路相干积分值；(3)集中式滤波：利用集中式滤波器对系统模型进行建模，选取位置和速度误差作为状态变量，分别记为δX和δV，速度差在该时间段内可以视为常数，由此得到位置和速度的误差模型：δXk+1＝δXk+TδVk+ηk+1δVk+1＝δVk+νk+1式中，T代表了k和k+1时刻之间的时间长度，ηk+1和νk+1是接收机位置和速度噪声，为零均值白噪声序列；时钟误差模型如下所示：Bk+1＝Bk+TΔtkDk+1＝Dk+Δtk式中，Bk为时钟偏差，Dk为时钟频差，Δtk是Dk+1和Dk之差，Δtk在相对短的时间内可以视为常数，也是一个高斯白噪声序列，记为：Δtk＝γk，得到系统状态方程如下：式中，状态转移矩阵Fk,k+1为：

【专利技术属性】
技术研发人员：沈锋，李伟东，马娜娜，韩浩，李强，桑静，迟晓彤，张金丽，周阳，兰晓明，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23