System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于自适应平方根UKF环路滤波器的矢量跟踪方法技术_技高网
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一种基于自适应平方根UKF环路滤波器的矢量跟踪方法技术

技术编号:43210963 阅读:6 留言:0更新日期:2024-11-05 17:06
本发明专利技术公开了一种基于自适应平方根UKF环路滤波器的矢量跟踪方法,主要针对全球卫星导航接收机在低信噪比和高动态等场景下的性能提升。在传统的标量跟踪的基础上,通过导航解算的速度位置等信息计算多普勒频率,反馈辅助环路跟踪,减小环路动态应力,间接实现了通道间相互辅助;并将平方根UKF引入跟踪环路,替代传统的鉴别器和环路滤波器;引入自适应准则实时调节平方根UKF跟踪环路的滤波参数。本方法可实施性强,可以在信号遮挡和高动态条件下,提高卫星接收机的精度和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航定位领域,具体涉及一种基于自适应平方根ukf环路滤波器的矢量跟踪方法。


技术介绍

1、全球卫星导航系统(gnss)是一种利用无线电信号获取位置、速度和时间(pvt)的系统,由于其高精度、全天候、覆盖范围广以及方便灵活等优点被广泛应用在航空航天、交通运输、海洋渔业和军事等领域。随着导航性能需求的不断提升,gnss接收机性能不可避免的会受到应用场景和载体运动状态的影响,比如信号遮挡、干扰以及高动态等应用条件。

2、传统的接收机采用标量跟踪独立跟踪每一颗卫星的信号,这种结构简单且不会产生通道间的干扰,但是也忽略了接收机跟踪环路和导航解算之间的内部联系。矢量跟踪将跟踪环路和导航解算联系起来,从而实现了通道间的相互辅助。通常接收机使用基于经典控制理论的相位锁定环路(pll)、频率锁定环路(fll)和延迟锁定环路(dll),其特性取决于环路阶数和带宽,应用中需要在低噪声和高动态之间做出权衡。基于卡尔曼滤波(kf)的跟踪环路能够根据滤波参数自适应调节环路带宽。另外,在矢量跟踪中,在多普勒频率辅助作用下,跟踪环路的动态应力大大减小,跟踪环路使接收机具有更好的动态性能。而跟踪环路只需要跟踪热噪声、晶振频率噪声与动态冗余,因此矢量跟踪的环路反馈精度对环路跟踪影响较大。将非线性卡尔曼滤波跟踪环路引入矢量跟踪中,并设计合理的滤波参数自适应准则,对提高接收机精度和鲁棒性具有重要的实际意义。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是针对以上应用背景以及现有技术的不足,提供一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量接收机设计方法,将基于卡尔曼滤波的跟踪环路引入矢量跟踪中,替代传统的跟踪环路,并根据信号载噪比和反馈误差自适应调节滤波参数,以提高矢量跟踪接收机在复杂环境下的精度和适应性。

2、本专利技术提供一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量接收机设计方法,该方法包括如下步骤:

3、步骤1:以相干结果i/q作为量测信息,以信号幅值a、码相位误差△τ、载波相位误差△θ、载波频率误差△f和载波频率变化率误差△α作为估计的状态矢量。利用平方根ukf实时估计环路参数。

4、步骤2:根据环路滤波结果计算伪距、多普勒频率信息,并作为导航解算的量测信息,利用扩展卡尔曼滤波(ekf)估计导航参数,包括三维位置、速度、钟差和钟漂。

5、步骤3:利用计算的导航结果计算反馈信息,包括多普勒频率和码相位误差,并联合环路滤波器估计参数共同调整数字控制振荡器(nco)实现环路跟踪,形成闭合环路。

6、步骤4:根据信号载噪比和反馈误差自适应调节平方根ukf环路滤波器的量测噪声协方差r与过程噪声协方差q,实现跟踪环路带宽自适应调节。

7、本专利技术的有益效果为:提出了一种矢量跟踪方法,将平方根ukf引入跟踪环路中,替代传统环路鉴别器和滤波器,解决了非线性跟踪环路的信号跟踪精度和稳定性问题,并根据信号载噪比和反馈误差自适应调节滤波参数,在提高pvt精度的同时也增强了gnss接收机在复杂环境下的鲁棒性。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,通过构建的矢量接收机模型,具体包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:

3.根据权利要求2所述的一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:

4.根据权利要求3所述的一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:

5.根据权利要求4所述的一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤4中,影响矢量跟踪性能的误差源包括多普勒频率误差△faid,环路热噪声ωT,接收机晶振误差△θclk;其中,由导航解算的速度误差直接引起多普勒辅助信息误差;由于环路噪声是一个随机过程,环路滤波器需要自适应调节环路带宽才能更精确的跟踪信号环路噪声;且不同的测量噪声协方差R和过程噪声协方差Q共同决定了等效环路带宽。

6.根据权利要求5所述的一种基于自适应平方根UKF跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤4具体包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,通过构建的矢量接收机模型,具体包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:

3.根据权利要求2所述的一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:

4.根据权利要求3所述的一种基于自适应平方根ukf跟踪环路的矢量跟踪方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:

5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈熙源高宁方琳
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:

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