[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

说明书

技术领域

本发明属于GPS定位导航领域，具体是一种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。

背景技术

GPS由于能够为用户提供全天候位置信息服务，并随着航空、航天技术的迅猛发展，其在军事上得到了广泛应用，高超声速环境下GPS系统的应用也日益受到人们的关注。GPS系统所有权、控制权和运行权都属于美国，在军事、航空航天等敏感领域，为保障其国家安全和维护其军事强国的地位，国外的高性能产品和高新技术都是对我国实行封锁和限制的，而随着国防现代化建设的进行、国防科技日新月异的发展形势，突破这种技术壁垒刻不容缓。高超声速环境下目标接收到的GPS信号具有较大的多普勒频移，传统的基于锁相环的跟踪环路无法进行跟踪，解决这一问题目前主要由三种方法。一是锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)进行跟踪，需要根据经验设定一个阈值在FLL和PLL之间进行切换来实现对高超声速目标GPS信号的跟踪，这类方案较为复杂并缺乏灵活性；二是使用惯性系统进行辅助跟踪，虽然基本可以满足应用要求，但是成本较高，并且结构也较为复杂；三是采用参数估计的方法进行跟踪，基于改进自适应卡尔曼滤波算法的高超声速目标GPS信号跟踪方法即是此类方法。

文献(SunF,ZhangHQ.ApplicationofanewAdaptiveKalmanFiliteringalgorithmininitialalignmentofINS[J].IEEEInternationalConferenceonMechatronics&Automation,2011:2312-2316.)中提出一种基于简化的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波组合导航GPS信号跟踪方法，该方法利用简化的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法对GPS信号的多普勒频移和码相位进行实时递推估计，但该方法也存在缺点：只对观测噪声的统计特性进行实时在线估计，而假设过程噪声的统计特性已知，当过程噪声的统计特性偏差较大时，滤波效果会变差。

发明内容

本发明的目的在于提供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，该方法能够对高超声速目标接收到的GPS信号进行跟踪，可以对高超声速目标进行定位并对其运动轨迹进行估计。

实现本发明目的的技术方案为：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，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；