基于UBB噪声的高动态GPS载波跟踪算法研究.pdf

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1、328西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2015)Vo1．31No．3文章编号：1006—4710(2015)03—0328—07基于UBB噪声的高动态GPS载波跟踪算法研究江涛，钱富才(西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048)摘要：GPS接收机在高动态情况下，载波信号受到不同类型复杂噪声的干扰，且很难获得这些噪声的统计特性，而传统方法对噪声的处理都是假定其统计特性已知，因此，本文提出了一种基于集员滤波(SMF)的解决方案。该方法首先将噪声定义成一类未知但有界(UBB)噪

2、声，然后利用椭球包含UBB噪声集合及状态集合，进而采用集员滤波的方法实现了载波信号的多普勒频率估计，最后通过Matlab仿真验证该算法的有效性，并与传统方法进行比较。较传递函数设计的PLL设计方法，提高了环路的动态适应性和精度；较Kalman滤波方法，提高了环路的鲁棒性和快速性。集员滤波为GPS接收机载波跟踪环路的设计提供了新的思路。关键词：GPS；集员滤波；UBB；多普勒频率；载波跟踪环路中图分类号：TN967．1文献标志码：AResearchONhighdynamicGPScarriertrackingalgorithmbasedonUB

3、BnoiseJIANGTao，QIANFucai(FacultyofAutomationandInformationEngineering，XianUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：Inhighdynamiccondition，thecarriersignalofGPSisinterferedbydifferentkindsofcomplexnoises，anditisverydifficulttoobtainthestatisticcharacteristicsoftheno

4、ise，butthetraditionalmethodisassumedthatthestatisticpropertiesofthenoiseisknown，accordingly，thispaperproposesasolutionbasedonsetmembershipfilter(SMF)．Firstly，thenoiseisdefinedasanunknownbutbounded(UBB)noise，andthentheUBBnoisesetandthestatesetarecon—tainedbytheellipsoid，Dopp

5、lerfrequencyestimationofcarriersignalisaccomplishedbyusingthemethodofsetmembershipfilternext．Finally，theeffectivenessoftheproposedalgorithmisverifiedbyMatlabsimulationandcomparedwiththetraditionalmethod．Comparedwiththemethodbasedontransferfunctionoftrackingloop，theproposeda

6、lgorithmimprovesthedynamicadaptabilityandtrackingprecision；bothrobustnessandspeedinessoftheloopareimprovedcorn—paredwiththeperformanceofKalmanfiltermethod．Accordingly，setmembershipfilterisanewdesignmethodinthefieldofGPSreceivercarriertrackingloop．Keywords：GPS；setmembershipf

7、ilter；UBB；Dopplerfrequency；carriertrackingloopGPS是由美国建立的高精度全球导航定位系于高动态GPS接收机产品及技术进行封锁，因此这统，已经在陆地、海洋、航空、航天等领域得到广泛应项研究显得至关重要。用。一般GPS接收机在静态、中低动态的情况下能传统GPS载波跟踪环路设计采用的是二阶或够进行准确的定位及导航，然而在高动态情况下，传三阶锁相环(PhaseLockedLoop，简称PLL)，其中统GPS接收机无法准确的定位导航。目前，国外对环路滤波器的作用在于滤除载波环路中的噪声，并收稿日期：2015

8、—04-18基金项目：国家自然科学基金资助项目(61273127，61304204)；国家自然科学基金重点项目(61533014)；陕西省科技创新团队资助项目(20