[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星基帶信號(hào)跟蹤方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211435751.7
• 申請(qǐng)日: 2022-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN115755118A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐康華;任延超;方孟智;段國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué);湖南云箭集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/29
• 分類號(hào): G01S19/29;G01S19/30;G01S19/47
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長(zhǎng)清

本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星基帶信號(hào)跟蹤方法，其步驟包括：步驟S1：建立適用于高動(dòng)態(tài)載波跟蹤和碼跟蹤的聯(lián)合狀態(tài)空間方程；步驟S2：建立觀測(cè)方程，將鑒別器的輸出δt_k，鑒相器的輸出δφ_k作為觀測(cè)量；步驟S3：基于狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，采用Kalman濾波器對(duì)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)；步驟S4：使用載波相位和多普勒頻移的最優(yōu)估計(jì)值，并引入慣性輔助信息計(jì)算視線加速度，并計(jì)算載波NCO控制量步驟S5：計(jì)算碼NCO控制量。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、適用范圍廣、跟蹤精度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到導(dǎo)航制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域，特指一種衛(wèi)星基帶信號(hào)跟蹤方法。

背景技術(shù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS,Global Navigation Satellite System)主要包括美國(guó)的GPS(Global Positioning System)、俄羅斯的GLONASS(GLObal NAvigation SatellitesSystem)、歐洲的Galileo以及我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等，具有全球性、全天候、連續(xù)的、實(shí)時(shí)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，且其誤差不隨時(shí)間發(fā)散，但是易受遮擋和干擾。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS,Inertial Navigation System)是一種完全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，具有不依賴外界信息、隱蔽性好、抗輻射性強(qiáng)、全天候等優(yōu)點(diǎn)，且能實(shí)時(shí)提供多種導(dǎo)航參數(shù)如位置、速度、姿態(tài)等。但I(xiàn)NS存在陀螺儀、加速度計(jì)等器件誤差，使得定位誤差隨時(shí)間而積累。根據(jù)INS和GNSS導(dǎo)航功能互補(bǔ)的特點(diǎn)，以適當(dāng)?shù)姆椒▽烧呓M合來(lái)提高系統(tǒng)的整體導(dǎo)航精度及導(dǎo)航性能。

在高動(dòng)態(tài)、超高動(dòng)態(tài)的應(yīng)用背景下，單獨(dú)的GNSS接收機(jī)難以正常工作，其主要問(wèn)題是接收機(jī)載波環(huán)路的動(dòng)態(tài)性不足以跟蹤高動(dòng)態(tài)衛(wèi)星載波信號(hào)的多普勒變化，甚至已跟蹤的信號(hào)也會(huì)發(fā)生失鎖。跟蹤的動(dòng)態(tài)性要求帶寬越寬越好，這樣就能夠適應(yīng)載體產(chǎn)生的大的速度、加速度以及加加速度的情況，而過(guò)大的帶寬必然引入更大的噪聲，使得信號(hào)的輸出信噪比降低，從而降低了導(dǎo)航系統(tǒng)的跟蹤靈敏度。

利用慣性信息輔助GNSS接收機(jī)的跟蹤，可提高跟蹤環(huán)路的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)保證跟蹤精度滿足導(dǎo)航數(shù)據(jù)解碼的要求，是解決接收機(jī)適應(yīng)高動(dòng)態(tài)以及超高動(dòng)態(tài)需求的有效途徑。目前慣性信息輔助的GNSS基帶信號(hào)處理方法主要采用2階或者3階PLL跟蹤載波信號(hào)，但是存在當(dāng)慣性誤差較大時(shí)，跟蹤魯棒性較差，難以滿足航天、航空日益迫切的高高動(dòng)態(tài)和高精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、適用范圍廣、跟蹤精度高的衛(wèi)星基帶信號(hào)跟蹤方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種衛(wèi)星基帶信號(hào)跟蹤方法，其步驟包括：

步驟S1：建立適用于高動(dòng)態(tài)載波跟蹤和碼跟蹤的聯(lián)合狀態(tài)空間方程；

步驟S2：建立觀測(cè)方程，將鑒別器的輸出δt_k，鑒相器的輸出δφ_k作為觀測(cè)量；

步驟S3：基于狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，采用Kalman濾波器對(duì)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)；

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

步驟S5：計(jì)算碼NCO控制量。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：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(tài)變量，以載波鑒相器的輸出和碼鑒別器的輸出作為觀測(cè)量。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述載波跟蹤和碼跟蹤的聯(lián)合狀態(tài)空間方程的狀態(tài)矢量為：