[发明专利]一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法

说明书

本发明公开了一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法，该方法采用并行捕获算法和基于EKF滤波的INS自适应辅助标量跟踪环路方法，提高了恶劣电磁环境下的卫星信号的跟踪灵敏度，从而提高卫星导航接收机抗干扰能力，是一种不增加组合导航的硬件成本而提高组合导航能力的有效途径。

技术领域

本发明属于卫星定位导航的技术领域，具体涉及一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法。

背景技术

全球卫星导航系统能够全天候实时提供位置、速度及时间信息，已成为低成本制导武器上不可或缺的导航信息来源。高动态定位导航系统在制导武器上有广泛的应用。但是，卫星导航系统由于卫星信号功率很低，面临着弱信号强干扰复杂的恶劣电磁环境，容易受到无意和有意干扰。低成本制导火箭弹、制导炮弹等这类制导弹药受成本和体积的限制，难以采用高性能高成本的天线阵结合空时自适应滤波等抗干扰技术。而通过采用一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法提高恶劣电磁环境下的跟踪灵敏度，从而提高接收机抗干扰能力是一种不增加组合导航的硬件成本而提高组合导航能力的解决途径。

为了提高接收机在高动态环境下对动态性能的跟踪能力，需要增加环路带宽，但是增加环路带宽又会增加环路噪声，降低环路的跟踪性能。INS辅助传统的标量跟踪环路可以解决高动态环境下的动态性能和噪声抑制之间的矛盾。INS辅助跟踪环路是通过INS估计本地接收机的多普勒信息，采用外部辅助多普勒频率和跟踪环路滤波估计的多普勒频率之和来控制跟踪环路中本地信号的载波和码发生器(NCO)的频率，从而实现跟踪环路的闭合。该方法潜在的优势在于采用常规接收机标量跟踪技术可实现高动态信号衰减环境下的卫星信号跟踪，提高了接收机的抗干扰能力。

目前INS辅助GNSS接收机技术主要采用INS辅助载波PLL技术提高车载导航接收机的跟踪能力，该方法在高动态环境下提高传统弹载GNSS接收机的抗干扰能力有限，需要采用新的INS辅助GNSS接收机技术来提高高动态弱信号环境下的卫星跟踪能力，从而提高制导武器的抗干扰能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法，能够提高恶劣电磁环境下高动态接收机的导航能力，特别适用于弹载高动态卫星导航在复杂电磁环境下的导航需要。

实现本发明的技术方案如下：

一种INS辅助GNSS标量跟踪环的导航方法，包括以下步骤：

步骤一、将接收到的GNSS卫星信号转化为数字中频信号；

步骤二、利用数字中频信号得到码相位和载波相位，利用码相位和载波相位生成本地卫星信号；

步骤三、对本地卫星信号与数字中频信号进行相关处理得到I/Q值；

步骤四、I/Q值分别进入码跟踪环路和载波跟踪环路得到伪距、伪距率、码跟踪误差、载波跟踪误差、码环路载噪比和载波环路载噪比；

步骤五、若码环路载噪比小于设定阈值a，则设置码跟踪环路采用三阶跟踪环路，否则采用二阶跟踪环路；若载波环路载噪比小于设定阈值b，则设置载波跟踪环路采用三阶跟踪环路，否则采用二阶跟踪环路；

根据码环路载噪比C/N₀确定码跟踪环路的最优带宽B_{n_opt}：根据载波环路载噪比C/N₀′确定载波跟踪环路的最优带宽B_{n_opt}′；

步骤六、根据载体的动态特征判断是否需要外部多普勒辅助频率锁定环路跟踪(IFLL)；若需要则采用IFLL跟踪中频数字信号的码频率和载波频率，并将所述码频率和载波频率发送给码跟踪环路和载波跟踪环路，进而控制码和载波NCO生成本地卫星信号；若不需要，则不采用；

步骤七、组合导航滤波器根据伪距、伪距率及惯导解算结果进行组合滤波得到载体的定位信息。