GPS矢量跟踪建模与抗干扰性能探析

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1、GPS矢量跟踪建模与抗干扰性能分析摘要：对GPS矢量跟踪环路的抗干扰性能进行了深入讨论。建立了矢量延迟锁定环及矢量频率锁定环的系统模型及带宽模型，分析说明了矢量跟踪环路能够自适应调整噪声带宽，从而适应不同强度的干扰环境；结合环路内的测量误差，计算得到矢量跟踪环路的干信比容限，确定了复杂环境中矢量跟踪环路的抗干扰性能。通过与标量跟踪的比较分析表明，GPS矢量跟踪具有更强的抗干扰能力关键词：GPS矢量跟踪；抗干扰性能；噪声带宽；适应能力中图分类号：V249.32+8；TN973.3文献标识码：A文章编号：1673-5048(2016)05-001

2、2-06Abstract：TheantiinterfereneeperformaneeofGPSvectortrackingloopisdiscusseddeeply.Thesystematicmodelsandbandwidthmodelsofvectordelaylockloopandvectorfrequencylockloopareestablished,andbasedontheanalysisfornoisebandwidthofvectortrackingloop,itisillustratedthatvectortrackin

3、gloopiscapableofadaptivelyadjustingthenoisebandwidthtoadapttotheinterferenceenvironmentsofdifferentintensity.Theinterferencetosignalratioiscomputedwiththemeasurementerrorswithinvectortrackinglooptodeterminetheantiinterferenceperformanceincomplexenvironments.Comparedwithscal

4、artrackingloop,GPSvectortrackingloophasstrongerantiinterferenceability.Keywords：GPSvectortracking；antiinterferenceperformance；noisebandwidth；adaptiveability0引言GPS信号传输距离长，接收功率远小于噪声电平，且采用的扩频信号本身并不具备很大的抗干扰裕度［1］;同时GPS不可避免地会在城市、室内、森林、山谷等遮蔽环境下使用［2］,导致信号严重衰减，故GPS接收信号极易受到射频的干扰［3-4］

5、o随着GPS在精确打击武器中的广泛应用［5］和在军事领域重要性的不断提升，对GPS的抗干扰研究与分析成为国内外学者重点关注的问题。作为目前最先进的信号跟踪技术之一的GPS矢量跟踪技术，不仅可使GPS接收机满足高动态环境的需求，还能大幅提高信号跟踪的抗干扰能力［6-8］GPS矢量跟踪环路将所有通道的观测信息作为整体处理，实现了通道间的信息交互以及不同卫星信号的联合跟踪［9-11］；同时，通过组合滤波器能够精确预测信号的跟踪参数并提供实时高精度的导航定位结果，形成具有完整导航功能的闭合环路。鉴于GPS矢量跟踪环路的工作原理,从两方面提升了系统的抗

6、干扰性能：一方面，由于跟踪通道间的信息共享，强信号通道能够辅助弱信号的跟踪，从而降低环路的跟踪阈值；另一方面，矢量跟踪环路中的组合滤波器通过对载体动态的预测生成环路数控振荡器(NumericalControlledOscillator,NCO)控制量，能够抑制动态应力的影响[12],使跟踪环路可在较窄的噪声带宽下正常运行，从而提高系统的抗干扰能力抗干扰性是导航系统的一个关键性能，由于GPS矢量跟踪环路中信息流编排与融合的复杂性，目前还鲜有文献对GPS矢量跟踪环路抗干扰性进行参数化建模与定量分析。基于此，本文详细推导并建立了GPS矢量跟踪环路的

7、系统模型及噪声带宽模型，通过对噪声带宽特性的分析说明了矢量跟踪环路具有适应高动态、强干扰环境的能力，并进一步对比分析了标量跟踪和矢量跟踪环路测量误差与抗干扰门限的差异，从而为定量分析GPS矢量跟踪环路的抗干扰性能提供理论参考1GPS矢量跟踪环路结构为了提高动态环境下微弱信号的跟踪性能，完成高精度的导航解算，提出GPS矢量跟踪方法。该方法利用接收信号时间及空间上的相关性，高度融合各跟踪通道信息，并与导航解算联结，形成具有完整导航功能的闭合环路，其结构如图1所示矢量跟踪环路的具体工作过程如下：(1)参数初始化。矢量跟踪模式启动前，需要GPS接收机

8、处于标量跟踪的锁定状态，提供初始化参数并至少完成一次完整的导航定位过程[13](2)信号相关运算。矢量跟踪通道内的相关器接收GPS数字中频信号，并与该通道对应的本地