高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)信號(hào)跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（ GPS）經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、大地測(cè)量、智能交通等等都離不開(kāi)GPS提供的導(dǎo)航定位服務(wù)。目前，低動(dòng)態(tài)下的GPS接收機(jī)信號(hào)跟蹤算法已經(jīng)能夠提供滿足需要的跟蹤精度，但是在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下，由于接收機(jī)和衛(wèi)星之間的速度、加速度很高，使得GPS信號(hào)中含有很大的多普勒頻移及其變化率，傳統(tǒng)的接收機(jī)往往跟蹤誤差很大，甚至?xí)фi。本文對(duì)高動(dòng)態(tài)下的GPS接收機(jī)信號(hào)跟蹤技術(shù)進(jìn)行深入的研究，以實(shí)現(xiàn)提高

2、接收機(jī)在高動(dòng)態(tài)下的跟蹤性能。本文的主要工作可以概括如下：
　　本文對(duì)GPS信號(hào)跟蹤原理及傳統(tǒng)的信號(hào)跟蹤環(huán)路進(jìn)行了深入的研究，并分析了高動(dòng)態(tài)信號(hào)下，傳統(tǒng)接收機(jī)的局限性：GPS接收機(jī)信號(hào)跟蹤環(huán)路包括載波跟蹤環(huán)路和碼跟蹤環(huán)路。傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)載波跟蹤環(huán)路通常采用鎖頻環(huán)輔助鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)。在高動(dòng)態(tài)情況下，環(huán)路必須采用較大的噪聲帶寬以提高動(dòng)態(tài)性能，但是較大的帶寬又使得進(jìn)入環(huán)路的噪聲增大，造成跟蹤誤差增大，甚至失鎖。本文針對(duì)高動(dòng)態(tài)信號(hào)對(duì)跟蹤環(huán)

3、路的影響，提出了一種高動(dòng)態(tài)下的GPS接收機(jī)信號(hào)跟蹤環(huán)路。研究了矢量延遲鎖定環(huán)路，考慮到碼跟蹤環(huán)路動(dòng)態(tài)容忍性較強(qiáng)，高動(dòng)態(tài)下環(huán)路一般不會(huì)失鎖且通過(guò)載波環(huán)的輔助可以消除高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用，但高動(dòng)態(tài)下接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)往往不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)某顆衛(wèi)星信號(hào)短暫變?nèi)跎踔料У那闆r，所以本文設(shè)計(jì)了基于EKF的矢量延遲鎖定環(huán)路，并仿真了某顆衛(wèi)星信號(hào)短暫消失的情況，對(duì)比基于EKF的矢量延遲鎖定環(huán)路與傳統(tǒng)碼跟蹤環(huán)路的跟蹤性能。由于載波跟蹤環(huán)路對(duì)動(dòng)

4、態(tài)容忍性較弱且載波環(huán)需要應(yīng)對(duì)所有的動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用，高動(dòng)態(tài)下較大的多普勒頻移及其變化率導(dǎo)致傳統(tǒng)載波跟蹤環(huán)路跟蹤誤差很大甚至失鎖，所以本文設(shè)計(jì)了基于UKF代替?zhèn)鹘y(tǒng)載波跟蹤環(huán)路鑒別器和環(huán)路濾波器的高動(dòng)態(tài)載波跟蹤環(huán)路。通過(guò)觀測(cè)I、Q支路相干積分值，直接得到載波相位誤差、載波多普勒及其各階導(dǎo)數(shù)的精確估計(jì)值。結(jié)合基于EKF的矢量延遲鎖定環(huán)路，完成了整個(gè)信號(hào)跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)，本文最后基于仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)的信號(hào)跟蹤環(huán)路性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并與傳統(tǒng)跟蹤