卫星导航弱信号的变维卡尔曼滤波跟踪算法.pdf

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1、第37卷第3期国防科技大学学报V0l

2、37No．32015年6月JOURNALOFNATIONALUNIVERSITY0FDEFENSETECHNOLOGYJun．2015http：／／journa1．nudt．edu．ca卫星导航弱信号的变维卡尔曼滤波跟踪算法余小游，高亭亭，孙广富，唐小妹，倪少杰(1．湖南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410082；2．国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：复杂环境下的多普勒频移变化及信号功率衰减均会造成载波跟踪偏差较大甚至失锁，针对标准

3、卡尔曼滤波算法跟踪机动目标时不能同时满足高动态及高灵敏度要求的问题，提出一种基于变维卡尔曼滤波的载波跟踪算法。引入机动和非机动两种载波跟踪模型，通过机动检测因子监视载波动态变化，实时高效地切换载波跟踪模型，从而实现对载波机动和非机动状态的自适应跟踪，抑制机动改变引起的较大误差突跳。理论分析和仿真结果表明，该算法在低至30dBHz弱信号环境下，相比基于标准卡尔曼滤波的跟踪算法，其在目标动态突变时相位跟踪误差减小约37．5％，频率跟踪误差减小约77％。关键词：变维卡尔曼滤波；载波跟踪；动态切换；自适应

4、跟踪中图分类号：TN927文献标志码：A文章编号：1001—2486(2015)03—056—05WeakGNSSsignaltrackingalgorithmbasedonvariabledimensionKalmanfilterYUXiaoyou，GAOTingting，SUNGuangtiz，TANGXiaomei，NIShaofie(1．CollegeofComputerScienceandElectronicEngineering，HunanUniversity，Changsha4100

5、82，China；2．CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Dopplershiftandsignalpowerattenuationinthecomplexenvironmentbothcanmakedeviationbiggerorevenloselock．BecausetheconventionalKalmanfi

6、ltercan’tmeetthedualrequirementsofI1ighdynamicandhig}Isensitivitywhentrackingmaneuveringtargets，anewcarriertrackingmethodbasedonvariabledimensionKalmanfilterwaspresented．Byintroducingmotormodelandnon-momtormodelofthecarriertrackingandthroushputtingina

7、maneuveringdetectortomonitortargetmovements，therealtimeandefectiveswitcMngofc~riertrackingmodelwasrealized，SOtheadaptivetrackingofcarrierinmotorandnon-monitorstatewasachievedandthee／ForcausedbythechangeofmaneuverabilityWasoverco／~．Theoreticalanalysisa

8、ndsimulationresultsshowthat：comparingtllthetrackingalgorithmbasedonstandardKalmanfilter．thephasetrackingelTorofthisalgorithmisreducedbyabout37．5％andthefrequencytrackingelrorisreducedbyabout77％inweakCalTier．to．noiseratioaslowas30dBHzenvironment．Keyword

9、s：variabledimensionKalmanfilter；carriertracking；dynamicswitching；adaptivetracking森林、城市等恶劣环境下的卫星导航信号受息。弱信号环境下，传统锁相环通常采用增加预障碍物遮挡、多径效应等的影响，功率衰减严重，相干累加时间来增强环路灵敏度，然而数据位的普通导航接收机在这种弱信号环境下极易失锁，翻转限制了累加时间的增加，同时增加累加时间因此研究弱信号环境下的高性能的导航信号跟踪降低了接收机的动态性能。技术更加