[发明专利]一种自适应矢量跟踪环路的实现方法

说明书

本发明提供一种自适应矢量跟踪环路的实现方法，步骤如下：一：矢量跟踪参数初始化；二：中频信号送入噪声估计通道，估计噪声功率；三：中频信号送入跟踪通道，进行相关计算；四：估计载噪比，以调整通道滤波器的量测噪声矩阵；五：相关结果作为通道滤波器的量测信息，估计载波频率误差Δf_i和码相位误差Δτ_i等参数；六：Δf_i、Δτ_i经比例转换后，得到伪距误差Δρ_i和伪距率误差送入导航滤波器，估计位置修正量速度修正量七：计算码相位修正值载波频率修正值将其反馈至载波数控振荡器(NCO)和码数控振荡器(NCO)；本发明实现了高动态、强干扰条件下对导航信号的稳定跟踪，此外，将各个通道的信息组织为一个量测矢量，实现了对不同卫星信号的联合跟踪。

技术领域

本发明提供一种自适应矢量跟踪环路的实现方法，该方法应用于接收机的跟踪环路，可以有效提高接收机在高动态、强干扰等复杂环境下的跟踪性能，属于导航技术领域。

背景技术

卫星导航系统可以提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，具有十分广阔的用途和发展前景。卫星导航可用于机动车辆、无人机、导弹、载人航天等领域的精确导航。在上述应用领域中，高动态、强干扰等复杂环境对接收机的跟踪环路带来了巨大挑战，主要有以下两方面影响：

(1)高动态条件下，接收机的位置、速度剧烈变化将导致载波频率、相位出现大幅度变化。对于传统跟踪环路，鉴相器的鉴别范围和精度有限，变化幅度将会超过鉴相器的线性区间，引入未建模的误差，而较大的载波频率变化会超过跟踪环路的带宽，造成跟踪环路失锁。

(2)强干扰条件下，传统跟踪环路中的鉴相器与环路滤波器难以区分干扰噪声与信号，造成参数估计误差随噪声增大而增大，当估计误差超过跟踪门限时，接收机将无法提供准确的导航信息。

针对以上问题，本发明提供了一种自适应矢量跟踪环路的实现方法。通过对载噪比的实时估计，自适应调整通道滤波器的量测噪声协方差矩阵，同时利用无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为通道滤波器，以提高接收机在高动态、强干扰等复杂环境下的跟踪性能。

发明内容

1.发明目的

本发明的目的是为了克服传统跟踪环路在高动态、强干扰条件下难以准确跟踪信号的缺点，提供了一种自适应矢量跟踪环路的实现方法。

通过建立载噪比与各支路相关结果、载波频率误差、码相位误差的关系，对各通道的载噪比进行实时估计，进而对通道滤波器的量测噪声协方差矩阵进行自适应调整，在构造量测噪声协方差矩阵过程中，充分考虑相关器间距对各支路噪声间相关性的影响，以抑制噪声对跟踪环路参数估计的影响。

利用具有较强非线性跟踪能力的无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为通道滤波器，取代鉴相器、环路滤波器，从同相支路、正交支路中直接提取跟踪参数，避免引入鉴相器自身未建模误差以及环路带宽的限制，从而较好地适应了量测方程非线性强以及部分点不可导的特点。

2.技术方案

本发明是一种自适应矢量跟踪环路的实现方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：矢量跟踪参数初始化；

步骤二：中频信号送入噪声估计通道，相关结果用于估计噪声功率；

步骤三：中频信号送入跟踪通道，分别与本地载波、超前码(E)、即时码 (P)、滞后码(L)进行相关计算，即时码所对应的同相支路、正交支路相关结果I_P、Q_P用于估计信号和噪声的总功率；

步骤四：估计输入信号的载噪比(C/N₀)，并以此计算同相支路(I)、正交支路(Q)的噪声方差