一种GNSS信号载波跟踪和导航解算紧组合的滤波方法技术

本发明专利技术属于导航接收机设备领域，涉及一种GNSS信号载波跟踪和导航解算紧组合的滤波方法，具体为：步骤1，接收机将接收到GNSS信号变为数字中频信号r(t)；步骤2，各通道NCO分别生成两路正交信号；步骤3，相关器进行相干积累；步骤4，将相关器的输出结果输至跟踪通道中的鉴别器进行处理；步骤5，本地载波跟踪滤波器进行滤波处理；步骤6，提取观测量；步骤7，导航解算滤波器进行滤波；步骤8，根据接收机中导航滤波器的解算结果，预测下一时刻各个通道中的NCO控制字；步骤9，将本地载波跟踪滤波器的滤波结果与导航解算滤波器的预测值进行紧组合，获得最终通道NCO的控制参数,将紧组合的结果用于控制通道NCO，并同步反馈到本地载波跟踪滤波器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于导航接收机设备领域，具体涉及一种GNSS信号载波跟踪和导航解算紧组合的滤波方法，其可运用在卫星导航系统中接收终端类设备的研制中。
技术介绍
随着卫星导航系统应用范围的不断扩大，导航接收机可能面临特殊应用环境，如丛林，复杂城区等，这就对导航信号的接收提出了更高的要求，目前对导航信号的接收跟踪方法主要有基于标量结构的信号跟踪方法和基于矢量结构的信号跟踪方法，标量信号跟踪方法对利用本地信号跟踪滤波器对每颗卫星进行单独跟踪，其跟踪性能灵敏度及连续性不如矢量跟踪方法，矢量跟踪方法将所有可以收到的卫星信号在一个跟踪环路中进行联合跟踪，可以看作是一种特殊的本地信号跟踪滤波器和导航接收机中的导航滤波器间的一种深组合方法，这种深组合方式仅仅保留了本地信号跟踪滤波器中的误差估计环节，并将其作为导航解算滤波器的输入，对导航信号进行联合跟踪处理，该方法可以有效提高跟踪门限，并且可以对较弱信号进行连续跟踪，该方法的稳健性较差，且系统复杂度较高，不利于接收机的实现。
技术实现思路
针对上述介绍的两种方法不能较好的解决导航接收机对弱信号跟踪性能与系统复杂性及稳健性间的矛盾，本专利技术提供了一种GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS信号载波跟踪和导航解算紧组合的滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，接收机通过天线接收到GNSS信号后，GNSS信号经过接收机中的射频前端、AD转换器后变为数字中频信号r(t)，t表示接收时刻；步骤2，接收机中为每颗卫星分配一个跟踪通道，N颗卫星对应N个跟踪通道，每个跟踪通道中均含有一个本地载波生成装置NCO，用于生成频率控制字为fNCO的两路正交信号，分别为同相信号sI(t)和正交信号sQ(t)，每个通道中的两路信号具体为：sI(t)＝cos(2πfNCO·t)sQ(t)＝‑sin(2πfNCO·t)将数字中频信号分为相同的两路信号，一路信号与同相信号相乘混合为sI(t)·...

【技术特征摘要】
1.一种GNSS信号载波跟踪和导航解算紧组合的滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，接收机通过天线接收到GNSS信号后，GNSS信号经过接收机中的射频前端、AD转换器后变为数字中频信号r(t)，t表示接收时刻；步骤2，接收机中为每颗卫星分配一个跟踪通道，N颗卫星对应N个跟踪通道，每个跟踪通道中均含有一个本地载波生成装置NCO，用于生成频率控制字为fNCO的两路正交信号，分别为同相信号sI(t)和正交信号sQ(t)，每个通道中的两路信号具体为：sI(t)＝cos(2πfNCO·t)sQ(t)＝-sin(2πfNCO·t)将数字中频信号分为相同的两路信号，一路信号与同相信号相乘混合为sI(t)·r(t)，另一路信号与正交信号相乘混合为sQ(t)·r(t)；步骤3，接收机跟踪通道中的相关器进行相干积累，设相干积分时间为Tc，k表示跟踪环路中第k个跟踪历元，每个历元对应的时长为Tc，故输出信号的积分区间为(k-1)·Tc到k·Tc，得到相关值Ik和Qk，具体为：Ik=∫(k-1)·Tck·TcsI(t)·r(t)dt]]>Qk=∫(k-1)·Tck·TcsQ(t)·r(t)dt]]>步骤4，将相关器的输出结果输至跟踪通道中的鉴别器进行处理，得到信号间的误差估计参数εk：ϵk=atan2(Ik-1Qk-Qk-1Ik,Ik-1Ik+Qk-1Qk)Tc]]>其中atan2表示四象限反正切函数；步骤5，本地载波跟踪滤波器进行滤波处理，具体过程为：本地载波跟踪滤波器的系统方程为，Yk+1＝ΦY·Yk+wk其中Yk＝[fk,αk]T为本地载波跟踪滤波器的系统状态向量，fk,αk分别表示信号的多普勒和多普勒变化率，单位分别为Hz，Hz/s；wk＝[ωrf·wd；(ωrf/c)·wa]T为系统噪声，wd为由接收机中晶体振荡器引起的频率噪声，其噪声谱密度为qd；wa是系统频率变化率噪声，其功率谱密度为qa，ωrf是载波频率，c为光速；ΦY是本地载波跟踪滤波器的系统状态转移矩阵，具体为：ΦY=1Tc01]]>wk是系统过程噪声，QY是wk对应的过程噪声协方差矩阵，具体为：QY=ωrf2qdTc000+(ωrfc)2qaTc3/3Tc2/2Tc2/2Tc]]>鉴频器的输出结果εk为本地载波跟踪滤波器的新息，其协方差矩阵为RY：RY=(12πTc)2·1C/N0·Tc·(1+1C/N0·Tc)]]>其中C/N0为信号载噪比；本地载波跟踪滤波器的量测矩阵为HY，具体为：HY＝[1-Tc/2]本地载波跟踪滤波器的滤波步骤如下：Step51：计算系统状态向量预测值及其预测协方差矩阵Yk-=ΦY·Yk-1]]>PY,k-=ΦY·PY,k-1·ΦYT+QY]]>其中，PY,k-1表示Yk-1对应的协方差矩阵；Step52：计算本地载波跟踪滤波器增益矩阵KY：KY=PY,k-·HYT(HY·PY,k-·HYT+RY)-1]]>Step53：根据新息更新系统状态向量及其协方差矩阵：Yk=Yk-+KY·ϵk]]>PY,k=(I-KY·HY)·PY,k-]]>其中I表示单位矩阵；第k个历元...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小妹，林红磊，徐博，欧钢，吴健，李蓬蓬，彭竞，伍微，雍玲，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43