[发明专利]一种惯性信息辅助卫星信号跟踪环路处理方法

权利要求书

1.一种利用惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、在无惯性信息辅助情况下，采用传统跟踪环路；

在存在惯性信息辅助情况下，采用惯性辅助载波跟踪环路；传统跟踪环路和惯性辅助载波跟踪环路的切换，由有无惯性信息决定；

步骤二、将惯导输出的载体加速度信息作为惯性辅助信息，加速度信息换算为每一颗跟踪卫星的视距加速度；

步骤三、每一颗视距加速度信息作为惯性辅助信息用于载波二阶跟踪环路；

步骤四、在惯性辅助形式下，二阶载波跟踪环路等效噪声带宽进行压缩；

步骤五、在惯性辅助形式下，二阶载波跟踪环路采用长预检测积分时间；

所述视距加速度的计算公式为：

式中：为卫星加速度矢量，为用户加速度矢量；f为信号频率，c为光速；

其中：

式中：x_u、y_u、z_u是用户三维位置，x_s、y_s、z_s是卫星空间三维位置；是用户三维加速度分量，是卫星三维加速度分量；

1)(x_u、y_u、z_u)和是惯导提供的辅助信息；

2)(x_s、y_s、z_s)和是接收机在本机完成的计算；(x_s、y_s、z_s)按卫星导航系统ICD文件推荐公式进行计算，此后利用对卫星位置(x_s、y_s、z_s)的二次微分结果，可计算得到卫星的加速度

3)卫星位置和加速度的计算在100～200s分段三次埃米特插值法；

4)要求a_u和a_s同时采样；a_s采用插值计算；

5)环路滤波器运算周期和惯导解算周期相同，为2ms；

传统载波跟踪环路为二阶锁频环辅助三阶锁相环的形式；

锁频环鉴频器采用叉积鉴频实现精确的频率跟踪，计算公式为：

Cross＝Q_ps[k]·I_ps[k-1]-I_ps[k]·Q_ps[k-1] (8)

则归一化叉积鉴频器输出e_fk为：

式中：T_ID＝1ms，为积分清除器的积分间隔时间；

锁相环鉴别器为：

式中：φ表示锁相环鉴别器鉴相误差；I_PS表示同相即时支路的相干积分结果；Q_PS表示正交即时支路的相干积分结果；

二阶载波环路滤波器系数为：

b₀＝1.414ω₁T (10)

式中：T为滤波器输入采样时间间隔，T＝1ms；ω₁＝1.6B_LF为环路的自然频率，B_LF＝2Hz为环路等效噪声的带宽；

三阶锁相环环路滤波器系数为：

a₀＝2.4ω₀ (12)

式中：ω₀＝1.2B_LF，B_LF＝2Hz为跟踪环路等效噪声带宽，T＝1ms是环路滤波器采样时间间隔。

2.根据权利要求1所述的一种利用惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路处理方法，其特征在于：如果每100s按ICD文件计算一次a_s，要求该次计算和惯导2ms采样时间对齐，后续在100s内采用插值的方法。

3.根据权利要求1所述的一种利用惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路处理方法，其特征在于：

锁相环鉴别器为：

式中：φ表示锁相环鉴别器鉴相误差；I_PS表示同相即时支路的相干积分结果；Q_PS表示正交即时支路的相干积分结果；

惯性辅助载波跟踪环路为加速度辅助二阶锁相环形式；

二阶锁相环滤波器系数为：

a₀＝1.414ω₂ (4)

式中：ω₂＝1.6B_LF，B_LF为等效环路噪声带宽，T＝1ms是环路滤波器采样时间间隔，在惯性辅助方式下，取为2Hz，环路增益K＝1；

k1、k2是加速度积分环节系数：

k1＝T²/2×K_n (6)

k2＝T²/6×K_n (7)

K_n＝6×f_c/c是环路增益，其中，f_c是载波频率，c是光速。