[发明专利]一种惯性信息辅助卫星信号跟踪环路处理方法

摘要

本发明属于卫星接收机基带信号处理领域，涉及一种利用惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路处理方法；本发明利用惯导输出的加速度信息辅助卫星接收机跟踪环路，来减小载波跟踪环路的动态应力误差，从而可以减小跟踪环路等效噪声带宽，也可以实现长时间的相干积分，即可降低环路热噪声误差，提高了环路对于低载噪比信号的跟踪性能。本发明对惯性信息辅助下的卫星信号跟踪环路实现形式进行了公开，主要包括惯性信息环路辅助量计算、环路滤波器阶数、环路滤波器带宽、环路滤波器实现结构以及环路滤波器的切换应用形式，在提高卫星接收机跟踪动态性能的同时，提高接收机灵敏度。

主权项

1.一种利用惯性信息辅助卫星接收机跟踪环路处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、在无惯性信息辅助情况下，采用传统跟踪环路；在存在惯性信息辅助情况下，采用惯性辅助载波跟踪环路；传统跟踪环路和惯性辅助载波跟踪环路的切换，由有无惯性信息决定；步骤二、将惯导输出的载体加速度信息作为惯性辅助信息，加速度信息换算为每一颗跟踪卫星的视距加速度；步骤三、每一颗视距加速度信息作为惯性辅助信息用于载波二阶跟踪环路；步骤四、在惯性辅助形式下，二阶载波跟踪环路等效噪声带宽进行压缩；步骤五、在惯性辅助形式下，二阶载波跟踪环路采用长预检测积分时间；所述视距加速度的计算公式为：式中：为卫星加速度矢量，为用户加速度矢量；f为信号频率，c为光速；其中：式中：x_u、y_u、z_u是用户三维位置，x_s、y_s、z_s是卫星空间三维位置；是用户三维加速度分量，是卫星三维加速度分量；1)(x_u、y_u、z_u)和是惯导提供的辅助信息；2)(x_s、y_s、z_s)和是接收机在本机完成的计算；(x_s、y_s、z_s)按卫星导航系统ICD文件推荐公式进行计算，此后利用对卫星位置(x_s、y_s、z_s)的二次微分结果，可计算得到卫星的加速度3)卫星位置和加速度的计算在100～200s分段三次埃米特插值法；4)要求a_u和a_s同时采样；a_s采用插值计算；5)环路滤波器运算周期和惯导解算周期相同，为2ms；传统载波跟踪环路为二阶锁频环辅助三阶锁相环的形式；锁频环鉴频器采用叉积鉴频实现精确的频率跟踪，计算公式为：Cross＝Q_ps[k]·I_ps[k‑1]‑I_ps[k]·Q_ps[k‑1]         (8)则归一化叉积鉴频器输出e_fk为：式中：T_ID＝1ms，为积分清除器的积分间隔时间；锁相环鉴别器为：式中：φ表示锁相环鉴别器鉴相误差；I_PS表示同相即时支路的相干积分结果；Q_PS表示正交即时支路的相干积分结果；二阶载波环路滤波器系数为：b₀＝1.414ω₁T           (10)式中：T为滤波器输入采样时间间隔，T＝1ms；ω₁＝1.6B_LF为环路的自然频率，B_LF＝2Hz为环路等效噪声的带宽；三阶锁相环环路滤波器系数为：a₀＝2.4ω₀                       (12)式中：ω₀＝1.2B_LF，B_LF＝2Hz为跟踪环路等效噪声带宽，T＝1ms是环路滤波器采样时间间隔。