[發明專利]一種衛星基帶信號跟蹤方法

在審

• 申請號: 202211435751.7
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115755118A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 唐康華;任延超;方孟智;段國棟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學;湖南云箭集團有限公司
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30;G01S19/47
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，步驟包括：

步驟S1：建立適用于高動態載波跟蹤和碼跟蹤的聯合狀態空間方程；

步驟S2：建立觀測方程，將鑒別器的輸出δt_k，鑒相器的輸出δφ_k作為觀測量；

步驟S3：基于狀態方程和觀測方程，采用Kalman濾波器對狀態進行最優估計；

步驟S4：使用載波相位和多普勒頻移的最優估計值，并引入慣性輔助信息計算視線加速度，并計算載波NCO控制量

步驟S5：計算碼NCO控制量。

2.根據權利要求1所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S1中，以碼相位碼相位率載波相位多普勒頻移多普勒頻移率多普勒頻移加速度作為狀態變量，以載波鑒相器的輸出和碼鑒別器的輸出作為觀測量。

3.根據權利要求2所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述載波跟蹤和碼跟蹤的聯合狀態空間方程的狀態矢量為：

其中，為第k時刻的碼相位，為第k時刻的碼相位率，為第k時刻的載波相位，為第k時刻的多普勒頻移，為第k時刻的多普勒頻移率，為第k時刻的多普勒頻移加速度。

4.根據權利要求3所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述載波跟蹤和碼跟蹤的聯合狀態空間方程表示為：

其中，f_co為不含多普勒的碼頻率，對于北斗B3，為10.23MHz；f_ca為不含多普勒的載波頻率，對于北斗B3，為1268.52MHz，τ為環路更新時間，對于B3頻點，數據位周期為2ms，通常采用1ms的環路更新時間；W_co,k為碼相關的噪聲項，W_ca,k為載波噪聲項；系統噪聲表示為白噪聲的形式：

E(w_k)＝0

其中，Q_k表示系統噪聲方差陣。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S2中，將碼相位、載波相位組合作為觀測量，觀測矩陣為：

鑒別器的輸出δt_k，鑒相器的輸出δφ_k作為觀測量，即：

其中，Q_p,I_p分別為基帶相關器即時路的正交相和同相輸出，Q_E,I_E分別為基帶相關器超前路的正交相和同相輸出，Q_L,I_L分別為基帶相關器滯后路的正交相和同相輸出；觀測噪聲表示為白噪聲的形式：

E(v_k)＝0

其中，觀測噪聲協方差陣R_k由噪聲源引起的載波相位跟蹤噪聲決定。

6.根據權利要求1-4中任意一項所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S3中，遞推過程如下：

采用Kalman濾波器對碼相位碼相位率載波相位多普勒頻移多普勒頻移率多普勒頻移加速度進行最優估計。

7.根據權利要求1-4中任意一項所述的衛星基帶信號跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S4中，根據慣性信息計算載體-衛星視線加速度，得到多普勒變化公式為：

其中，為第k時刻由慣性信息計算得到的多普勒頻移變化量，f_ca為發射信號的載波頻率，c為光速，為第k時刻載體加速度矢量，為第k時刻衛星加速度矢量，為載體-衛星視線矢量，表示為其中，為第k時刻載體位置矢量，為第k時刻衛星位置矢量。