高动态GNSS信号载波跟踪技术研究

发布时间：2019-08-06 08:20

【摘要】：导航制导在现代战争中已经占据了相当重要的地位,如果获取了导航制导的最先进技术,在战争中将获得无与伦比的先机。因此,高动态条件下的GNSS信号同步技术研究越来越受到各个国家重视。在高动态条件下,GNSS信号会产生较大的多普勒频移,如果使用传统的GNSS导航信号接收机,跟踪误差较大或者失去对多普勒频率的锁定,对后期的定位跟踪产生较大的影响。因此,本文研究的高动态条件下GNSS载波跟踪技术将有很大的实际意义。主要研究内容如下:1、研究分析了高动态环境对接收机接收信号及载波跟踪环路带来的影响,PLL和FLL的动态应力误差及在高动态环境下跟踪的优势与不足;仿真分析了基于阈值判别的FLL/PLL在高动态条件下的跟踪性能。通过仿真结果可以看出,环路跟踪开始后,经过短时间的误差波动环路便能锁定多普勒频率;但是在载体动态变化较大的时候,跟踪环路会在PLL和FLL之间频繁切换,造成频率跳变的情况,跟踪误差很大,容易造成环路失锁。2、通过分析基于阈值判别的FLL/PLL环路的局限性以及卡尔曼滤波器在载波跟踪的优势,设计了一种基于卡尔曼滤波器的FLLPLL高动态载波跟踪环路:新环路采用一种混合滤波器结构,保证PLL和FLL在跟踪过程中同时工作;然后对PLL环路的鉴相结果进行卡尔曼滤波,提高结果的精度。在稳态条件下对环路跟踪结果的仿真,证明了环路在稳定跟踪多普勒的基础上避免了因为FLL和PLL切换中造成的跳频现象;之后在不同载噪比条件下对环路的跟踪性能进行了仿真,将仿真结果的RMS误差与基于阈值判别的FLL/PLL环路进行对比,证明环路在较低载噪比时跟踪精度较高,具有一定的优势。3、通过对序贯最小二乘算法和相位展开算法的研究,设计了一种基于预测和预补偿算法的高动态载波跟踪环路,新环路对鉴相器的输出进行预测,将结果补偿到本次载波NCO和下一次鉴相器的输出,用以减小鉴相器相位输出的动态,增强环路的噪声鲁棒性。通过仿真分析,新环路RMS跟踪误差以及可靠跟踪信号的最低载噪比都优于PLL,因此新环路具有一定的先进性。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN967.1

【参考文献】