[发明专利]一种环路跟踪方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航应用领域，尤其是涉及一种可用于高动态环境下的 卫星信号环路跟踪方法及系统。

背景技术

随着国防军事的发展需求，导弹、战机等先进武器设备的动态越来越高， 这使得传统GPS接收机无法对其进行导航定位，必须对现有的环路跟踪方 案加以改进。高动态环境下，接收机和卫星有着较大的相对速度、加速度甚 至加加速度，例如近距格斗弹的过载能达到40g，中距弹大概为20g，巡航 导弹约几个g左右。

在上述高动态环境下，GPS接收机接收到的GPS信号中包含很大的多 普勒频移及其变化率，如果采用传统的算法和跟踪环路进行跟踪，那么要想 保持环路锁定就必须增加环路滤波器的带宽，但这样会使得跟踪环路的噪声 增大，造成跟踪环路失锁；如果不增加环路滤波器的带宽，载波多普勒频移 往往会超出环路的可跟踪范围，同样会导致环路失锁。

因此，现有技术中，传统的GPS接收机无法在高动态环境下实现稳定 有效的卫星信号环路跟踪，难以有效的处理卫星信号，从而不能实现定位和 导航。

发明内容

为此，本发明的目的在于：提供一种可用于高动态环境下的卫星信号环 路跟踪方法及系统，解决传统的GPS接收机无法在高动态环境下实现稳定 有效的卫星信号环路跟踪、从而不能实现定位和导航的缺陷。

本发明提供的技术方案如下：

一种环路跟踪方法，包括：

将接收到的卫星信号转换为数字中频信号；

根据所述数字中频信号，计算即时支路、超前支路和滞后支路的相干积 分值；

将即时支路上的相干积分值输入载波环鉴相器，并将超前支路和滞后支 路上的相干积分值输入码环鉴相器；

建立线性状态方程，将载波环鉴相器和码环鉴相器输出的结果作为观测 向量进行卡尔曼滤波。

较佳的，所述将接收到的卫星信号转换为数字中频信号，包括：

通过前置滤波器和前置放大器对所述卫星信号进行滤波和放大；

将振荡器产生的正弦波本振信号与滤波放大后的卫星信号进行混频，得 到中频信号；

将所述中频信号在模数转换器转换为离散时间的数字中频信号。

较佳的，所述将接收到的卫星信号转换为数字中频信号，包括：

分别计算并得到I支路和Q支路上的相干积分值。

较佳的，所述的环路跟踪方法中：

所述载波环鉴相器为二象限反正切函数鉴相器；

所述码环鉴相器采用非相干超前减滞后幅值法。

较佳的，所述的环路跟踪方法中：

所述线性状态方程为4阶线性状态方程，真实码相位同本地复现码相位 的差、真实载波与本地复现载波的相位差、载波的多普勒漂移、以及载波的 多普勒漂移变化率为卡尔曼滤波的状态向量。

较佳的，所述进行卡尔曼滤波还包括：

对状态协方差阵进行单位上三角阵和对角阵分解，利用单位上三角阵和 对角阵进行更新迭代。

较佳的，所述进行卡尔曼滤波之后，还包括：

利用卡尔曼滤波得到的设定时段内观测量的最优估计，更新该设定时段 内本地载波和本地伪码频率控制字，将该频率控制字反馈至本地载波和本地 C/A码发生器；

本地载波和C/A码发生器分别根据各自的频率控制字，产生新的本地复 制信号。

本发明还提供了一种环路跟踪系统，包括：

信号转换模块，用于将接收到的卫星信号转换为数字中频信号；

相干积分值计算模块，用于根据所述数字中频信号，计算即时支路、超 前支路和滞后支路的相干积分值；

载波环鉴相器，用于处理即时支路上输入的相干积分值；

码环鉴相器，用于处理超前支路和滞后支路上输入的相干积分；

卡尔曼滤波器，用于建立线性状态方程，并以载波环鉴相器和码环鉴相 器输出的结果为观测向量进行卡尔曼滤波。

较佳的，所述的环路跟踪系统，还包括：

更新迭代模块，用于对状态协方差阵进行单位上三角阵和对角阵分解， 利用单位上三角阵和对角阵进行更新迭代。

较佳的，所述的环路跟踪系统，还包括：