[发明专利]一种抗电离层闪烁的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪环路及方法

说明书

本申请涉及一种抗电离层闪烁的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪环路及方法。所述方法包括：接收电离层闪烁条件下的接收信号，生成两路正交本地载波信号以及本地伪码信号，根据接收信号、同相信号、正交信号以及本地伪码信号，分别生成第一乘积信号和第二乘积信号，分别在一个历元时间内，对第一乘积信号和第二乘积信号进行积分，得到第一累计信号和第二累加信号，然后构建观测向量，采用相位锁定指示的自适应方式，构建自适应观测向量，根据自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪算法，对自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪算法的状态向量及其协方差进行更新，根据状态向量的更新结果，生成控制字进行信号跟踪。采用本方法能够提高载波跟踪准确性。

技术领域

本申请涉及导航接收机技术领域，特别是涉及一种抗电离层闪烁的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪环路及方法。

背景技术

空间电离层不均匀性会造成卫星导航信号的绕射和散射，形成电离层闪烁，造成卫星导航信号幅度和相位的快速波动，引起载波跟踪环路相关值幅、相的快速随机波动，使载波频率、相位等参数估计的观测模型呈现强非线性。另外，电离层闪烁还会引入非高斯噪声，使载波参数估计呈现非平稳、非高斯特性，显著影响传统高斯白噪声假设条件下的载波跟踪性能。

目前针对电离层闪烁条件下，提高卫星导航信号载波跟踪稳健性的主要策略有两种，一是调整传统相位锁定环路(Conventional Phase Lock Loop,CPLL)的环路参数，以提高其跟踪稳健性，但这必然会降低跟踪精度，且稳健性的提升非常有限；另一种是基于卡尔曼滤波的载波跟踪策略，其中常扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)载波跟踪方法采用Taylor级数展开实现观测模型线性化，其线性化误差会随着系统非线性的增强而增大，故在强闪烁下，EKF-PLL载波跟踪会产生很大的误差，导致滤波性能急剧下降；无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)通过采样策略逼近非线性变换，能够有效减小非线性系统的近似误差，尽管其应用于高动态环境可有效提高载波跟踪性能，但电离层闪烁引入的非高斯噪声的统计特性难以确定，会严重影响UKF-PLL跟踪算法的性能，甚至引起滤波发散。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决非高斯噪声对载波跟踪存在影响问题的一种抗电离层闪烁的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪环路及方法。

一种抗电离层闪烁的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪环路及方法，所述方法包括：

接收电离层闪烁条件下的接收信号，生成两路正交本地载波信号以及本地伪码信号；所述正交本地载波信号包括：同相信号和正交信号；

根据所述接收信号、所述同相信号以及所述本地伪码信号，生成第一乘积信号，根据所述接收信号、所述正交信号以及所述本地伪码信号，生成第二乘积信号；

分别在一个历元时间内，对所述第一乘积信号和所述第二乘积信号进行积分，得到第一累计信号和第二累加信号；所述第一累加信号和第二累加信号均包含：闪烁引入的误差、高斯白噪声以及闪烁引入的加性非高斯噪声；

根据所述第一累加信号和第二累加信号，构建观测向量，采用相位锁定指示的自适应方式，构建自适应观测向量；

根据预先设置的自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪算法和所述自适应观测向量，对所述自适应无迹卡尔曼滤波载波跟踪算法的状态向量以及所述状态向量的协方差进行更新；

根据所述状态向量的更新结果，生成控制字进行信号跟踪。

在其中一个实施例中，还包括：接收电离层闪烁条件下的接收信号为：

r(t)＝A₀δAC(t-τ)D(t-τ)cos(ω_IFt+φ₀+δφ)+n(t)。