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时间:2019-05-22
《高动态条件下改进的EKF载波跟踪环路》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第11期哈尔滨工程大学学报Vol.32№.112011年11月JournalofHarbinEngineeringUniversityNov.2011doi:10.3969/j.issn.1006-7043.2011.11.020高动态条件下改进的EKF载波跟踪环路李思超,李金海,孙金海,汪峰,阎跃鹏(中国科学院微电子研究所,北京100029)摘要:针对高动态环境下扩展Kalman滤波器跟踪环路的性能,分析了该跟踪环路的带宽特性,建立了环路带宽的数学模型.在此基础上,提出了一种改进的扩展Kalman滤波器跟踪环路.在不同条件
2、下对2种算法的环路带宽特性做了分析比较,结果表明改进算法的环路带宽比NASA提出的常规算法显著减小.在相对加加速度为100g/s的高动态条件下,对2种算法的跟踪性能进行了仿真,结果显示,与常规算法相比,改进算法的频率误差和失锁概率都明显降低,跟踪灵敏度提高1.3dB.关键词:高动态;扩展Kalman滤波器;环路带宽;跟踪灵敏度;失锁概率中图分类号:TN911文献标志码:A文章编号:1006-7043(2011)11-1509-05AmodifiedcarriertrackingloopusinganextendedKalmanfil
3、terinhighdynamicconditionsLISichao,LIJinhai,SUNJinhai,WANGFeng,YANYuepeng(InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China)Abstract:ThebandwidthcharacteristicsofanextendedKalmanfilterwereanalyzedinordertostudythefilter'sper-formanceintrackinghi
4、ghdynamicsignals,andamathematicmodelwasalsoestablished.Accordingtotheanaly-sis,amodifiedtrackingloopwasproposed.Thebandwidthcharacteristicsofbothalgorithmswereanalyzedundervariousconditions,andtheresultsshowthatthebandwidthofthemodifiedmethodismuchsmallerthanthatofrou-
5、tinemethodfromNASA.Bothalgorithmsweresimulatedwithhighdynamicglobalnavigationsatellitesystem(GNSS)signalswhoserelativejerkachieves100g/s.Comparedwitharoutinealgorithm,thefrequencyerrorandprobabilityofaloss-of-lockofnovelalgorithmareallmarkedlyreduced,andthetrackingsens
6、itivityisincreasedby1.3dB.Keywords:highdynamicconditions;extendedKalmanfilter;loopbandwidth;trackingsensitivity;probabilityofloss-of-lock高动态接收机主要涉及在高动态条件下对卫星数的最大值,以此来估计时延τ、多普勒频移ωd,估导航信号进行捕获、跟踪及定位解算的技术.在高计精度高,但比较复杂,适用于超高动态目标的跟动态环境下,接收机的速度以及各阶导数值都较大,踪.FLL/PLL方法结构简单,计算量小,
7、但是在高动引起较大的多普勒频移,给伪码的捕获跟踪及后续态条件下需要采用高阶环路,将引起环路的稳定性[3]的数据解调带来困难,为实现可靠通信,必须精确估问题,在弱信号条件下,鉴别器的非线性将使得计载波频移,并进行补偿.在未加辅助的条件下,高跟踪误差较大.ALS方法将接收信号进行泰勒展开[1-2]动态载波跟踪方法有最大似然估计(MLE)、得到观测方程,进而获得频率估计值,估计精度高,[2-3][4-5]FLL/PLL、自适应最小均方法(ALS)、扩展但结构也很复杂.EKF算法能够直接估计信号的相[2,6]Kalman滤波器(EKF)等.
8、MLE在C/A码延时τ位、频率及其高阶导数,同时避免了鉴别器的非线性及多普勒频移ωd构成的二维坐标平面上求似然函问题,跟踪性能好,灵敏度较高,高阶EKF计算量也较大,但是采用高性能处理器可以较好地解决这一收稿日期:2010-08-27
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