基于卡爾曼濾波的高動態(tài)導(dǎo)航信號載波跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展使其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和政治影響迅速增加，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)不僅在大地測量、車輛導(dǎo)航等的中、低動態(tài)環(huán)境中應(yīng)用廣泛，在航空航天、精確打擊武器(如智能炸彈、導(dǎo)彈)等高動態(tài)環(huán)境中也發(fā)揮著越來越重要的作用。在高動態(tài)條件下，動態(tài)瞬間突變將引起多普勒頻率的劇烈變化，導(dǎo)致接收機(jī)無法正常跟蹤目標(biāo)。因此，高動態(tài)條件下的信號跟蹤技術(shù)成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點。本文重點研究了高動態(tài)條件下的卡爾曼濾波信號跟蹤算法，主要研究內(nèi)容包括以下三個方面

2、：
　　(1)高動態(tài)應(yīng)用場景中，卡爾曼濾波器的模型參數(shù)和噪聲統(tǒng)計特性難以準(zhǔn)確建模，使得標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波器無法達(dá)到最優(yōu)性能甚至導(dǎo)致濾波發(fā)散。通過對現(xiàn)有方法局限性的分析，本文提出一種基于新息或殘差的改進(jìn)自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼跟蹤算法。該算法通過監(jiān)測濾波器的新息動態(tài)變化實時估計噪聲方差、修正預(yù)測誤差協(xié)方差，以自適應(yīng)調(diào)整濾波增益，補(bǔ)償不完整信息的影響，提高了復(fù)雜高動態(tài)環(huán)境下的跟蹤精度，與基于標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼算法相比，載波相位誤差減小了約86％，多普勒頻

3、率誤差減小了約75%，多普勒頻率變化率誤差減小了約53%。
　　(2)在彈載接收機(jī)等高動態(tài)應(yīng)用中，硬件資源受到很大限制。為了能在資源受限條件下適應(yīng)動態(tài)的突變，本文提出了一種基于變維卡爾曼濾波的載波跟蹤算法，通過機(jī)動監(jiān)測因子實時檢測載波動態(tài)變化，自適應(yīng)地切換載波狀態(tài)模型，降低了標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法因機(jī)動改變引起的誤差突跳，能夠以較低的計算復(fù)雜度實現(xiàn)高動態(tài)條件下的機(jī)動目標(biāo)跟蹤。
　　(3)為了驗證論文所提卡爾曼濾波算法的正確性，設(shè)