[发明专利]基于改进自适应滤波算法的高超目标导航信号跟踪方法

权利要求书

1.一种基于改进自适应滤波算法的高超目标导航信号跟踪方法，其特征在于步骤如下：

第一步，设高超声速目标接收到的编号为i卫星的GPS信号为：s_i(t)＝C((1+η)(t-τ_i))D((1+η)(t-τ_i))cos2π(f_IF+f_di)t+n_i(t)，式中τ_i表示时间延迟，f_IF为信号中频频率，f_di多普勒频移，η＝f_di/f_L1，f_L1＝1575.42MHz为GPS信号载频，n_i(t)为噪声项，C(t)为C/A码，D(t)为导航数据码；

第二步，建立GPS信号跟踪的卡尔曼滤波模型，其中状态方程为：式中X_k＝[x_p,kx_ω,kx_a,kx_t,k]^T为状态变量；为状态转换矩阵，为输入控制矩阵，为输入控制变量，Γ_k,k-1＝[I]_4×4为过程噪声控制矩阵，W_k-1为过程噪声矩阵，x_p为真实载波和本地复现载波相位差，x_ω是载波的多普勒漂移；x_a是载波的多普勒漂移变化率，x_t为码相位偏差，ΔT为相邻两次处理时间间隔，ω_NCO,k-1是本地复现载波的角频率偏移在ω_IF基础上的差，f_ca,k-1是本地复现码传输速率在1.023MHz基础上的差；观测方程为：式中为观测变量，来自鉴相器的输出，为观测矩阵，为观测误差向量，V_k为观测误差矩阵；

第三步，采用基于改进自适应卡尔曼滤波算法的高超声速目标GPS信号跟踪方法对第一步中的GPS信号进行处理，估计出其中的多普勒频移f_di和码相位偏差，由码相位偏差得到时延τ_i，然后对GPS信号进行解调解扩得到导航数据。

2.根据权利要求1所述的基于改进自适应滤波算法的高超目标导航信号跟踪方法，其特征在于：第三步所述对GPS信号进行处理的具体步骤如下：

3.1，初始化，k＝1，误差方差矩阵P₀＝I_4×4，状态变量

3.2，系统状态变量预估计式中为过程噪声均值；

3.3，预估计误差方差式中Q_k-1为过程噪声W_k的协方差矩阵；

3.4，计算新息式中为观测噪声均值；

3.5，根据滤波最优原则计算遗忘因子且0＜b＜1，式中R_k为观测噪声V_k的协方差矩阵；

3.6，估计观测噪声统计特性，式中d_k＝(1-b)/(1-b^k+1)；

3.7，计算卡尔曼滤波增益矩阵

3.8，对状态变量预估计进行校正，

3.9，估计过程噪声统计特性，并估计误差方差阵，P_k＝[1-K_kH_k]P_k,k-1；

3.10，更新载频和CA码传输速率，将估计出来的代入Z_k＝H_kX_k+M_k，得到Z_k的最优估计，利用Z_k更新载频和CA码传输速率，其中ka、kb为可调参数；判断跟踪过程是否结束，结束就退出循环，否则k＝k+1，返回步骤3.1。