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《基于Kalman濾波的載波跟蹤環(huán)路設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、2014年6月宇航計測技術Jun.,2014第34卷第3期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.34,No.3試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章編號:1000-7202(2014)03-0008-05中圖分類號:TN957.51文獻標識碼:A基于Kalman濾波的載波跟蹤環(huán)路設計王一格孫武李君趙賽果(北京遙感設備研究所,北京100039)摘要基于Kalman濾波方法提出了一種新的高動態(tài)載波跟蹤環(huán)路的設計方案,用以解決高動態(tài)、弱信號條件下對載波跟蹤造成的困難。文中給出了整個環(huán)路
2、的設計方案,并詳細討論了環(huán)路中各個模塊的參數傳遞過程。最后同FLL輔助PLL的跟蹤環(huán)路進行了對比,仿真結果顯示該環(huán)路在高動態(tài)狀態(tài)下能夠極大的改善跟蹤性能。關鍵詞Kalman濾波高動態(tài)GPS載波跟蹤DesignofCarrierTrackingLoopbasedonKalmanFilteringWANGYi-geSUNWuLIJunZHAOSai-guo(BeijingInstituteofRemoteSensingEquipment,Beijing100039)AbstractTosolvethedifficultofcarriertrackingunderthecircumstancesof
3、highdynamicandweaksignals,anewstructureofhighdynamictrackingloopisproposedbasedonKalmanfiltering.Inthispaper,detailsofthelooparepresentedandthefunctionsofalltheblocksintheloopaswellaspa-rametertransmissionamongtheblocksarediscussed.Finally,comparedwiththeFLLassistedPLLtrack-ingloop,thesimulationresu
4、ltsindicatethatthedesignedloopgreatlyimprovethecapabilityoftrackingunderthecircumstancesofhighdynamic.KeywordsKalmanfilteringHighdynamicGPSCarriertracking1引言過環(huán)路的鎖定門限導致載波跟蹤失鎖。如果不增大環(huán)路噪聲帶寬,在高動態(tài)時多普勒頻偏超過濾波器在深空探測以及GPS導航中,載體間的高動態(tài)帶寬則導致載波跟蹤失鎖。運動會產生較大的多普勒頻率和多普勒變化率。這針對上述問題,本文基于Kalman濾波方法提出將對接收機的跟蹤能力和跟蹤精度產生極大的影
5、了一種新的高動態(tài)載波跟蹤環(huán)路的設計方案。通過響。針對高動態(tài)環(huán)境,設計一個能夠對載波信號的環(huán)路性能測試,證明了該環(huán)路在高動態(tài)狀態(tài)下理論相位進行精確跟蹤的環(huán)路成為了解決問題的關鍵。的正確性以及性能的優(yōu)越性。若采用傳統(tǒng)的載波環(huán)路(FLL輔助PLL),則必須增大載波跟蹤環(huán)路的噪聲帶寬,來跟蹤在其帶寬范圍2基于Kalman濾波的高動態(tài)載波跟內變化的多普勒信號。在增大環(huán)路噪聲帶寬的同時蹤環(huán)路必然會引起噪聲的增大,從而導致載波跟蹤精度大大降低。當接收機處于低載噪比時,噪聲電平會超不考慮偽碼和數據位的情況下,輸入中頻信號第3期基于Kalman濾波的載波跟蹤環(huán)路設計·9·可以表示為態(tài)估計值。Kalman濾波器的
6、狀態(tài)方程為2s(i)=Acos[2π(fi+fd)×(i-)+φ0]+n(i)xéêTsù?xéê1ù?1Tséê1ù?é100ù(1)ê2?ê?êx2?=ê?êx2?+ê010?Wk-1式中:———接收的延遲時間;f———接收信號載波êê??01Tsêê??ê?i?x?êê???x??001?3k3k-1的中心頻率;f———接收信號載波的多普勒頻率;?001?dφ———接收信號的載波相位。(10)0設鎖頻環(huán)NCO輸出的同相分量和正交分量分其系統(tǒng)觀測方程為別為éx1ù2ê?Z^=éêê1TsTsù??ê?+V(11)I(i)=2cos[2π(f+f^)i+φ^](2)kx2kNCOid?26?
7、êê??^?x3?kQ(i)=-2sin[2π(f+f)i+φ^](3)NCOid式中:x———多普勒頻偏;x———頻偏的變化率,x122^式中:fd———本地再生的多普勒頻率;φ^]———本地=·x;x———頻偏的變化率的變化率,x=·x=x咬。13312再生的載波相位。W———系統(tǒng)的過程噪聲。V———系統(tǒng)的測量噪kk輸入中頻信號經過混頻、積分-清除后得到結22聲。其均值都為0,方差分別為σ和σ
