高动态GNSS自适应二阶卡尔曼滤波矢量跟踪环

在全球卫星导航跟踪信号优化问题的研究中,矢量跟踪环路很好地解决了高动态下传统标量环路跟准确性问题。但在先验信息不准确的情况下,矢量跟踪环路也存在着跟踪不稳定的缺陷。针对以上缺陷,提出采用自适应二阶卡尔曼滤波器的矢量跟踪环。上述环路可以通过渐消因子自适应调整卡尔曼增益矩阵,弥补先验信息不准确带来的影响,不仅能够维持环路的稳定跟踪,还能提高环路的跟踪精度。最后运用软件仿真美国喷气推进实验室定义的高动态环境,验证了环路较传统标量环路以及矢量跟踪环路均具有精度和稳定度的优势。

高动态GNSS自适应矢量跟踪环路

研究卫星导航跟踪优化设计问题。当接收机载体处于高动态运动状态时,传统跟踪环路极易容易失锁。若采用矢量跟踪环路,虽具有较好的跟踪性能,但在信号环境极端恶化情况下,状态估计将变差,严重影响导航定位的精确度和稳定性。针对上述问题,提出采用自适应矢量跟踪环路(A-VLL)的方法。A-VLL能够自适应调整测量噪声协方差矩阵,从而达到自适应调整反馈估计并降低估计误差的目的。仿真表明,在载体高动态、接收信号信噪比下降严重时,采用自适应矢量跟踪环路具有较好的跟踪精度和稳定性。

基于鉴相器的矢量跟踪环设计

基于鉴相器的矢量跟踪环是锁定导航卫星码和载波的一种跟踪算法,这种算法适合于在弱信号环境下进行跟踪。矢量环不仅充分利用信号跟踪和导航状态解算之间的内在耦合关系,而且每一通道中采用鉴相器和锁频环结合的方式,系统一步内完成信号跟踪和导航解算任务。反馈控制量NCO是由导航滤波器和环路内部滤波器共同产生。实验表明,矢量跟踪环具有快速重捕获特性,能够在弱信号的环境下运行,比起传统环路有更小的跟踪误差。

基于延迟矢量跟踪环的变步长LMS空时滤波算法

为了克服空时联合抗干扰技术计算复杂度高、收敛速度慢、稳健性差的缺点,该文提出一种基于延迟矢量跟踪环VDLL的变步长LMS空时滤波算法——VD-ILMS算法。其中,VDLL通过粗捕获码的特殊结构为空时滤波提供参考信息;然后利用改进的变步长LMS算法压制干扰,增强卫星信号;最后,抑制掉干扰的导航信号用于VDLL跟踪,解算出伪距。仿真结果表明,改进的方法能够在降低计算量的同时有效地提高收敛速度,增强接收机的在强干扰环境下的稳健性,从而在一定程度上改善导航接收机的性能。

基于扩展卡尔曼滤波器的矢量跟踪算法研究

该文针对矢量跟踪算法缺乏定量分析的问题,对线性化模型与跟踪误差进行了研究。为了提高矢量跟踪环的动态跟踪性能,修正了已有线性化观测矩阵忽略接收机伪距率对位置的偏导项的问题;提出了新的环路反馈量,简化了运算过程。推导出了矢量跟踪环的热噪声跟踪误差,与标量跟踪环相比跟踪门限明显降低,并且在相同条件下,观测卫星数越多,矢量跟踪环的跟踪门限越小;推导了矢量跟踪环的动态应力跟踪门限,证明矢量跟踪环可以处理高动态微弱信号。通过Monte Carlo仿真验证了理论分析结果的正确性。

GNSS接收机矢量跟踪算法研究综述

GNSS接收机信号跟踪的实质是对卫星信号的扩频码延迟和载波频率偏移进行连续估计的过程。从信号跟踪的基本原理出发,综述了矢量跟踪算法的基本思想和研究历程,分析了算法中系统建模、模型参数确定和滤波器设计等关键环节,总结比较了算法的最新衍变形式,包括极大似然估计矢量跟踪环和联合矢量位置跟踪环的模型、特点和优势,通过仿真验证了矢量跟踪相比标量跟踪具有失锁重捕快、跟踪误差小和稳定性好的优点,最后总结了矢量跟踪技术的应用并展望了其未来发展方向。

基于I、Q信号的北斗接收机跟踪环路设计

传统的北斗接收机一般采用标量跟踪环,每个通道的卫星相互独立。在此基础上,又发展起来了基于矢量跟踪的接收机,使每个通道的卫星跟踪不再相互独立。提出的基于I、Q信号观测的接收机跟踪环路,保留矢量跟踪的特点,并且采用EKF作为跟踪环路预处理滤波器,代替传统跟踪环路的鉴别器,可以在高动态的环境下对卫星信号进行跟踪,提高环路的稳定性,从而可以有效地提高BDS/INS深组合导航滤波器观测量的估计精度。主要对高动态信号跟踪进行仿真,并与传统的标量跟踪方法和矢量跟踪方法的跟踪能力进行比较。实验表明,改进的矢量跟踪环能够在高动态的环境下运行,比起传统环路有更小的跟踪误差。