基于鉴相器的矢量跟踪环设计

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1、第44卷第l期2014年1月航空计算技术A咖n¨ticalComputingTechniqueV01．44No．1J蚰．2014基于鉴相器的矢量跟踪环设计何航平，范胜林，刘建业，张慧(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：基于鉴相器的矢量跟踪环是锁定导航卫星码和载波的一种跟踪算法，这种算法适合于在弱信号环境下进行跟踪。矢量环不仅充分利用信号跟踪和导航状态解算之间的内在耦合关系，而且每一通道中采用鉴相器和锁频环结合的方式，系统一步内完成信号跟踪和导航解算任务。反馈控制量NC0是由导航滤渡器和环路内部滤波器共同产生。实验表明，矢量

2、跟踪环具有快速重捕获特性，能够在弱信号的环境下运行，比起传统环路有更小的跟踪误差。关键词：矢量跟踪环；鉴相器；弱信号；重捕获中图分类号：TN967．1文献标识码：A文章编号：1671．654X(2014)01，0056．05DesignofVectorTrac硒ngLO叩BasedOnDiscriminatorHEHang-ping，FANSheng-lin，UUjian-ye，ZHANGHui(coz姆旷A呦玎Ⅺ￡幻n，№够昭№妇rs妙矿Aerom叭洒口以Astroml上￡洒，Ⅳ口声酪210016，chi舭)Ah瓣t：TheVectornac

3、kinglo叩algoritIlmb硒edondiscriminatorisatrackingalgorithmofkeepingtrack0fn8vigationsateUites’pseudoraJldDmcodearIdc枷er．Thistrackingalgorithmissuitableforweaksi即越environment．nleVectortrackingnotonlyma王【esfunnseofin￡emalcoupljngrela￡ionshipbetweensigIIaltmckingandnavigationmode

4、calculating，butalsousestllearchitecturalstyleofcombinationofph鹊ediscriminatorandfkquency10ckedloopineachchaIlnel．Itcanfinishsignaltrackingandnav培a—tioncomputationtasksinonestep．Usingthi3method，tr-acking{Ieedbac王【NCOinputispmducedbynavi—gationfilter锄dtheintemalloopfilter．Thee

5、xperimentalresultsshowtllattllevector昀ckingloopa190一rithmbasedondiscriminatorhastlIeabilityoff酞treacquisitionsignal．Itisabletomnunder出eenviron—ment0fweaksigllalen、rimnment，andtIlisstmcturealsoh船smallertrackingermrsthantraditionaImeth—od．KeywOrds：Vectortrackingloop；discrimina

6、tor；weaksignal；reacquisition引言卫星导航是目前在全球应用最广的导航方法之一，因此，有必要大力发展精确的导航解算算法。尽管目前的导航卫星在大多数领域都能提供比较可靠的定位信息，但是在GPS信号比较微弱或者高动态的环境下却并不能达到预期的跟踪效果。比如在一些山区的偏远地区或者在室内，运用传统的方法得到的导航结果精度太差，或者根本得不到导航结果。传统GPS接收机采用标量跟踪环⋯来跟踪卫星信号。标量跟踪环的每一个通道都相互独立工作，在这个结构中，延迟锁相环(DLL)口1跟踪卫星伪随机噪声序列(PRN)，Costas环跟踪载波

7、信号。在较好的载波载噪比∞J和低动态环境下，标量跟踪环能正常跟踪卫星的码和载波信号，但在弱信号的环境下就无法达到最佳的工作状态。传统跟踪环路对每一颗卫星的信号都分配一个跟踪通道，每一通道是相互独立工作的，这种典型的结构相对容易实现，通道误差也不会传递到另外一个通道。Spilker【41首次提出了“矢量跟踪””1的基本概念，提出这个结构的初始思想是跟踪和导航解算可以结合到一起，通过较强信号卫星来解算出用户的位置，同时，根据解算出来的结果可以预测估计弱信号卫星的信息。矢量跟踪环结构中的所有通道都是在同一个滤波器中进行数据融合，由于其非线性的特性，采

8、用扩展收稿日期：2013一l】一15修订日期：2013—12—19基金项目：国家自然科学基金项目资助(61273057，91叭6019)；江苏高校优势