[发明专利]一种稳健无偏的导航信号矢量跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航接收机设备研制领域，具体的说是一种提高导航接收机矢量跟踪技术稳健性的方法，其可运用在卫星导航系统中接收终端类设备的研制中。

背景技术

随着卫星导航系统应用领域的不断扩大，传统导航接收机在弱信号等复杂环境不能较好的满足定位等服务的需求。为了提高导航接收机弱信号下的跟踪灵敏度及跟踪动态，矢量跟踪环路(VTL:Vector Tracking Loop)受到了广泛的研究，研究表明，矢量跟踪技术在提高弱信号下跟踪性能的同时，还能大大缩短信号失锁重捕的时间，提高接收机的可用性。但是传统的矢量跟踪方法对初值比较敏感当初始偏差较大时可能导致矢量跟踪算法收敛到错误的地方，甚至导致滤波发散，跟踪失败。

目前提高矢量跟踪技术稳健性的方法有两大类：一类是增强矢量跟踪算法中解算滤波器的稳健性，另一类是增强反馈环路的稳健性。通过采用更稳健的解算滤波器，如迭代不敏卡尔曼滤波器(IUKF:Iterated Unsented Kalman Filter)、自适应的迭代扩展卡尔曼滤波器(Adaptive Iterated Extended Kalman Filter)等，虽然可以增强矢量跟踪算法的稳健性，但是算法复杂，计算开销大，不利于工程应用。对于通过增强反馈环路的稳健性方法中，大多采用传统标量跟踪环路和矢量跟踪环路相结合的方法，需要同时保留矢量环路和标量环路，增加了接收机的设计复杂度。

发明内容

背景技术中介绍的两种方法均不具备较高的工程实用价值，针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种稳健无偏的导航信号矢量跟踪方法，具体的说是一种基于对角加权矩阵的稳健矢量跟踪环路(RVTL:Robust Vector Tracking Loop)。该方法利用对角加权矩阵进行各个通道的反馈控制，通过对角矩阵消除通道间误差估计结果的相互传递，保证算法具有无偏性，从而提高矢量跟踪方法的稳健性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种稳健无偏的导航信号矢量跟踪方法，包括以下步骤：

步骤101，获取导航信号的数字中频信号S_r(t)；

导航信号经过接收机中的天线，射频前端，AD转换器后变为数字中频信号S_r(t)。

步骤102，接收机中包括N条信号跟踪通道，N等于进入矢量跟踪环路中的卫星数，一个信号跟踪通道跟踪一颗卫星的一个频点。每条信号跟踪通道包括一个数字控制振荡器、一个相关器和一个鉴别器，数字中频信号S_r(t)和数字控制振荡器生成的本地复制信号为信号跟踪通道中相关器的输入信号，相关器对各输入信号进行相干积分处理，得到各输入信号对应的相关值，相关值输入鉴别器，鉴别器将各通道的鉴别误差结果输出给稳健矢量跟踪环路；

步骤103，将步骤102得到的鉴别误差结果输入到稳健矢量跟踪环路，稳健矢量跟踪环路由步骤102给出的鉴别误差结果以及当前时刻接收机运动状态参数和卫星运动参数，生成各条信号跟踪通道中数字控制振荡器中的频率控制字，各条信号跟踪通道中的本地复制信号的载波频率和伪码频率通过各条信号跟踪通道中数字控制振荡器中的频率控制字控制，其中当前接收机的运动状态由接收机实时解算得到，卫星运动参数从卫星星历中提取获得。

本发明中，其步骤102具体包括如下步骤：

步骤201：

信号跟踪通道中的数字控制振荡器，用来生成本地复制信号，本体复制信号的载波频率和伪码频率通过数字控制振荡器中的频率控制字控制，以保证本地复制信号和接收的导航信号间的同步；

步骤202：

本地复制信号包括由同相支路(I)和正交支路(Q)的载波信号和超前支路(E),准时支路(P)，滞后支路(L)三路不同码相位的伪码信号合成的六路信号，分别为同相超前支路S_IE(t)，正交超前支路S_QE(t)，同相准时支路S_IP(t)，正交准时支路S_QP(t)，同相滞后支路S_IL(t)，正交滞后支路S_QL(t)信号。

步骤203：