矢量型GNSS信号跟踪算法研究

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传统跟踪算法使用科斯塔斯环以及延迟锁定环跟踪卫星发射的载波和伪码信号。对于不同卫星的跟踪环路,其跟踪过程是彼此独立的,互不影响。另外,跟踪过程与位置解算过程的信息传递是单向的,跟踪环路的估计值送入位置解算过程,完成位置、速度、时间的估计。矢量型跟踪算法中,不同卫星的信号是被共同处理的,不同卫星的跟踪过程之间存在信息共享。信号跟踪与位置解算的状态估计过程不是独立的过程,使用扩展卡尔曼滤波器同时完成接收信号的跟踪与用户位置、速度、时间的估计。矢量型跟踪方法的优点为一旦良好的位置、速度、时间结果可用后,即使在弱信号或者无信号情况下,所有的导航信号依然可以被连续跟踪。文中对矢量型跟踪算法与传统跟踪算法进行深入分析。
　　首先,基于对以GPS信号为代表的卫星导航信号结构的阐述,对卫星导航信号接收关键技术所包含的主要过程进行了详细研究,这主要包括捕获过程、跟踪过程以及位置解算过程。同时,对接收关键技术中的传统跟踪算法原理进行了详细分析,对于载波跟踪环路、码跟踪环路的结构及工作过程进行了研究,对其鉴别器特性及测量误差性能进行了分析与仿真。
　　其次,基于对卡尔曼滤波原理的深入研究,提出了一种用于载波跟踪环路的自适应卡尔曼滤波算法。通过系统模型与测量模型的建立,利用其完成了载波跟踪算法的设计。同时,通过对扩展卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种利用扩展卡尔曼滤波器设计矢量延迟锁定环路状态方程与测量方程的方法,并采用此方法进行了系统模型与测量模型的设计,该方法同时处理不同卫星信号的跟踪过程,使得在某颗卫星信号较弱时依然能保持跟踪,甚至当某颗卫星信号暂时中断后重新出现时,可以继续保持跟踪状态。
　　最后,对于传统跟踪方法与矢量型跟踪方法进行了对比分析,仿真分析了两种方法在信号重捕方面的性能。仿真结果表明,矢量型跟踪算法在信号重捕方面的性能明显优于传统跟踪方法。

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作者
杨玉龙;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科信息与通信工程
授予学位硕士
导师姓名迟永钢;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类卫星导航系统;信号处理;
关键词
卫星导航信号; 信号接收; 卡尔曼滤波; 矢量型跟踪算法; 信号跟踪;

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