惯导辅助的gnss信号重捕

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1、word专业整理惯导辅助的GNSS信号重捕摘要：现有的惯导辅助全球定位系统信号重捕方法，大多是通过长时间相干积分或非相干积分搜索到所需的频率或低信噪比信号，这种方法需要精确的位置和速度。而在很多使用一般的振荡器和传感器的重捕场景中，无法得到精确的位置和速度。而且，在一些高动态情况下，这个方法的重捕结果无法消除长时间的累积误差。为了解决这些问题，本文提出一种基于超紧密耦合结构并且只需要多普勒辅助的信号重捕方法。这个方法利用频差在±50Hz范围内的多普勒频率辅助短时间相干积分算法进行信号重捕。在多普勒频差方面，

2、发展出了一种“修正频率积分”算法。利用实测数据的仿真结果表明：利用这种算法可以发现信号，而且用于辅助的多普勒剩余频差的降值比传统的非相干积分方法更大。关键词：信号重捕，惯性导航系统，全球导航卫星系统，全球定位系统（“修正频率积分”：文章的意思是在每次搜索之后调整搜索频率区的中频，让中频始终位于下次搜索的频率区的中间，直至搜索完成。我不知道这个“修正频率积分”翻译行不行，感觉怎么翻都有歧义1.前言信号重捕经常发生在GNSS信号中断以后。比如无人驾驶轰炸机、汽车、火车或者火箭这些平台，通过GNSS引导平台运动，

3、而某一个时刻失去了导航卫星的信号，此时需要恢复平台的信号状态。举例说明：当一辆汽车经过城市立交桥下时信号会中断至少1s，而它穿过隧道时可能是几分钟。树木密集处的信号衰减或短暂的遮挡造成的短时间的信号中断，可以被看作是一种随机现象，可以假设出一个模型进行研究。与传统信号捕获方法类似，信号重捕的目的是发现GNSS信号，用确定的精度估计几个未知参数，然后把这些参数发送给跟踪装置。这些参数由伪随机码、码相位和多普勒频移组成，它们可以在启动状态或信号重捕过程中获得，不同的是在信号重捕过程中，系统优先在遮挡信号的空间内

4、恢复信号连接以正常工作，即优先快速完成信号重捕。信号重捕在载波跟踪回路的拖进范围和信号捕获时间之间是一种折中关系，因为信号重捕是一个二元搜索过程，码相位和多普勒估计被学习资料整理分享word专业整理用来缩小搜索空间。估计出这些参数需要知道信号中断的卫星的位置和速度，而这个位置和速度可以由卫星的星历估计出来。关于剩余频差和信号重捕期间的数据传输问题已经为软件接收器设计(O’Driscolletal.2008)讨论过了。另外，廉价的振荡器产生的时钟信号的偏差会极大的影响信号重捕的结果，甚至导致信号重捕失败(Mo

5、rrisonandLachapelle2008)。而且，惯导系统是一个对环境非常不敏感的独立的系统，所以惯导系统可以用来对外部辅助平台位置和速度进行估计。影响码相位和多普勒频移估计的精度的因素很多，用廉价的惯性测量平台(IMU)引起的累积误差是精度降低的主要原因，不过由于可以模型化IMU的运行，所以这个估计的误差可以由模型得到。在惯导辅助的信号重捕技术领域内，已经发表了一种利用所有空闲频道进行信号重捕的技术(GrovesandLong2005)。在这篇报告中，假设用户卫星的视向速度已知，而且可以搜索到大概2

6、0个码相位。一次20ms的相干积分之后紧接着更长时间的非相干积分，以快速累积足够的相关能量来满足捕获阈值。一个基于GPS软件接收机和GPS/INS深度耦合的导航系统，可以精确的估计码相位、载波相位和多普勒频率，还可以做长时间相干积分运算(Solovievetal.2008)。然而，这些探讨都有两个前提条件：(1)基于惯导系统的多普勒估计在整个积分的时间内不变，(2)多普勒估计足够精确。不幸的是，这两个条件在所有的场景中都无法得到满足。在一些高动态应用中，例如一个动态伪卫星平台(Brekkeetal,2008

7、)，平台和信号放射器之间的视向速度在相关过程中可能发生非常大的变化。另外，当使用一些廉价的惯性平台或振荡器时，由惯导系统得到的多普勒估计可能发生很大偏差，以至于多普勒频偏超出了假定的多普勒频移搜索空间，结果导致系统无法进行长时间的相干积分运算。这篇文章用一种基于软件的超紧密耦合结构描述了一种新的信号重捕算法，，在这里称作“修正频率积分”算法，这个算法以一种频域捕获方案为基础，并假设多普勒频率快速变化。由于振荡器和惯性平台的性能的影响，估计出的多普勒频率是有误差的。这个算法的特点是只使用短时间积分和用统计学方

8、减小多普勒剩余频差。它的缺点在于它在低信噪比环境下的表现没有长时间积分方法好。不过，在信号中断期间的跟踪的信噪比是足够高的。以下在本文中会介绍信号重捕方案，分析多普勒估计的误差学习资料整理分享word专业整理。在这些前提条件下，对比不同的积分方法(包括相干积分和非相干积分)在减小剩余频差方面的能力。以软件接收机和频域捕获方案为基础，提出一种“修正频率积分”算法。最后，用真实数据仿真试验，测试文中提出的信号重捕算法