高動態(tài)及微弱GPS信號的跟蹤算法研究.pdf

1、全球定位系統(tǒng)(GPS, Global Positioning System),是目前國際上最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98％)提供連續(xù)實時的三維坐標(biāo)信息、速度信息與授時服務(wù)。近年來,基于GPS的導(dǎo)航設(shè)備運用越來越廣泛,在未來有著廣闊的發(fā)展前景。GPS信號跟蹤是在已經(jīng)完成信號捕獲的基礎(chǔ)之上,實時地跟蹤碼相位變化和載波多普勒變化,實現(xiàn)接收機(jī)本地復(fù)現(xiàn)信號同輸入信號的準(zhǔn)確同步的過程,是GPS信號處理最重要的組成部分之一

2、。傳統(tǒng)的GPS信號跟蹤環(huán)路采用延遲鎖定環(huán)(Delay Locked Loop,DLL)和鎖相環(huán)(Phase Locked Loop,PLL)來實現(xiàn)碼相位跟蹤和載波跟蹤,但是在高動態(tài)或是微弱信號的條件下,傳統(tǒng)的跟蹤環(huán)路由于其固有缺陷,性能大大下降。
　　首先在高動態(tài)的環(huán)境下,由于GPS信號的多普勒頻移過大,傳統(tǒng)跟蹤環(huán)路很容易失鎖,跟蹤精度也不夠理想。本文采用了包含多普勒頻移與碼相位誤差的二維觀測相關(guān)器組,并通過基于列文伯格-馬夸爾特

3、方法優(yōu)化的迭代擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,使跟蹤環(huán)路在碼相位與載波頻率初始捕獲誤差較大的情況下,依然能夠快速而準(zhǔn)確地收斂,并成功解調(diào)出導(dǎo)航信息。仿真結(jié)果顯示,利用新的GPS信號跟蹤模型能夠高質(zhì)量地完成加速度為150g的高動態(tài)GPS信號的跟蹤。
　　其次,針對傳統(tǒng)跟蹤算法對微弱GPS信號跟蹤困難、容易發(fā)散的缺陷,提出了一種新的跟蹤算法。采用自適應(yīng)卡爾曼濾波,減輕噪聲對信號的影響,并通過列文伯格-馬夸爾特優(yōu)化方法,進(jìn)一步提高自適應(yīng)卡爾曼濾波算