[发明专利]基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的卫星信号跟踪环路

权利要求书

1.一种基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的卫星信号跟踪环路，其特征在于，该环路每次更新包括如下步骤：

(1)中频数据与本地数控振荡器产生的信号作相关运算，由六路相关器输出作为强跟踪平方根容积卡尔曼滤波器的量测输入；

(2)由滤波器对码相位误差Δτ、载波相位误差Δθ、载波频率误差Δf及其一阶导数Δα分别进行时间更新得到相应的状态预测值；

(3)由滤波器对码相位误差Δτ、载波相位误差Δθ、载波频率误差Δf及其一阶导数Δα分别进行量测更新得到相应的最优估计值；

(4)用步骤(3)得到的最优估计值在每个跟踪周期反馈调整本地数控振荡器。

2.根据权利要求1所述的一种基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的卫星信号跟踪环路，其特征在于，步骤(1)的具体方法是：

GNSS中频数据分别与同相本地载波信号I、正交本地载波信号Q经相关器与本地超前、即时和滞后码相关，经六路积分-清除器后的信号为：

I_P＝Asinc(πtΔf)R(Δτ)cos(δφ)+n_IP

Q_P＝Asinc(πtΔf)R(Δτ)cos(δφ)+n_QP

其中，I_P代表同相-即时支路信号，I_E代表同相-超前支路信号，I_L代表同相-滞后支路信号，Q_P代表正交-即时支路信号，Q_E代表正交-超前支路信号，Q_L代表正交-滞后支路信号，A代表信号的幅值，t代表积分时间，即跟踪环路周期，R代表自相关函数，d表示中间码相位与超前码/滞后码相位的差值，单位是码片，n_IP代表同相-即时支路噪声，n_IE代表同相-超前支路噪声，n_IL代表同相-滞后支路噪声，n_QP代表正交-即时支路噪声，n_QE代表正交-超前支路噪声，n_QL代表正交-滞后支路噪声，δφ为相干积分时间内本地载波平均相位误差，计算公式为：

其中，δφ₀、δf₀、Δα₀分别表示相干积分时间内载波初始相位误差、载波初始频率误差和载波初始频率变化率误差。

3.根据权利要求1所述的一种基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的卫星信号跟踪环路，其特征在于，步骤(2)具体的系统模型是：

选取信号振幅A、输入信号与本地信号的码相位误差Δτ、载波相位误差Δθ、载波频率误差Δf及其一阶导数Δα作为系统的状态量x，系统状态方程的离散化形式为：

x_k＝Φx_k-1+w_k-1

其中，x_k表示第k个更新周期的状态量，x_k-1表示第k-1个更新周期的状态量，w_k-1表示系统过程噪声，Φ表示状态转移矩阵，具体形式为：

其中，β表示码频率和载波频率的比值，对于GPS的L1码来说，β＝1/1540。