高超声速飞行器北斗信号捕获与跟踪算法研究

发布时间：2017-09-03 15:39

  本文关键词：高超声速飞行器北斗信号捕获与跟踪算法研究

  更多相关文章： 等离子体鞘套 北斗 捕获 跟踪 卡尔曼滤波

【摘要】：高超声速飞行器再入过程中与周围的空气发生剧烈摩擦,会在其表面形成等离子体鞘套,使得北斗导航接收信号发生幅度衰减和相位偏移。等离子体的存在会对北斗接收信号的捕获与跟踪产生不利影响,严重时会造成通信中断。因此,必须研究高超声速飞行器北斗信号捕获与跟踪算法以改善接收机的性能。本文首先建立了非均匀等离子体鞘套信道模型,理论分析并仿真实现了其对北斗导航信号在幅度与相位偏移方面的影响。然后研究了大多普勒频移、Neumann-Hoffman(简称NH)二次编码以及等离子体对北斗中频接收信号捕获与跟踪的影响。差分相干累积捕获算法可以较好的改善导航数据反转的影响,提高北斗信号捕获信噪比。研究了基于频域能量检测的快速捕获算法,提高了可见卫星信号捕获速度。研究了基于扩展卡尔曼滤波的环路跟踪算法,该方法复杂度较低,在噪声统计特性已知的情况下可以实现高超声速飞行器北斗卫星中频接收信号的良好跟踪。研究了基于Sage-Husa时变噪声估计器的自适应扩展卡尔曼滤波的跟踪算法,该方法不仅收敛速度快,还能保持很好的稳定性和精度。最后研究了卫星位置解算算法和高超声速飞行器位置计算方法以及等离子体对飞行器位置定位的影响。研究了飞行器运动参数的估计方法,最小二乘法由于参数估计结果之间相互独立,导致参数估计结果过于粗糙。基于卡尔曼滤波的参数估计算法得到的参数估计结果更精确、数据更平滑。
【关键词】：等离子体鞘套 北斗 捕获 跟踪 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V448.2;TN967.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 主要工作与内容安排10-11
• 第二章 北斗系统简介及等离子体信道建模11-19
• 2.1 北斗系统概述11-12
• 2.1.1 空间星座11
• 2.1.2 坐标系统11-12
• 2.2 北斗系统信号规范12-14
• 2.2.1 信号结构12
• 2.2.2 测距码特性12-14
• 2.3 等离子体鞘套建模14-18
• 2.3.1 非均匀等离子体鞘套信道模型14-17
• 2.3.2 等离子体鞘套对北斗B1I信号的影响17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 北斗卫星信号捕获方法研究19-38
• 3.1 捕获原理及方法19-27
• 3.1.1 串行搜索捕获20-21
• 3.1.2 并行频率空间搜索捕获21
• 3.1.3 并行码相位搜索捕获21-23
• 3.1.4 基于FFT变换的频域快速搜索捕获23-27
• 3.2 高超声速飞行器北斗信号捕获影响因素27-33
• 3.2.1 NH码调制对北斗信号捕获的影响27-30
• 3.2.2 多普勒频移分析30-31
• 3.2.3 等离子体鞘套对北斗信号捕获的影响31-33
• 3.3 等离子体鞘套下北斗信号捕获33-37
• 3.3.1 相干累积33-34
• 3.3.2 非相干累积34-35
• 3.3.3 差分相干累积35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 北斗卫星信号跟踪方法研究38-63
• 4.1 跟踪原理及方法38-47
• 4.1.1 北斗信号解调38-39
• 4.1.2 锁相环39-41
• 4.1.3 跟踪环路41-47
• 4.2 高超声速飞行器北斗信号跟踪影响因素47-52
• 4.2.1 NH码二次编码47-49
• 4.2.2 载波跟踪环路测量误差49-52
• 4.3 Kalman滤波跟踪算法52-62
• 4.3.1 Kalman滤波基本原理53-54
• 4.3.2 扩展Kalman滤波54-58
• 4.3.3 自适应扩展Kalman滤波58-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 北斗系统导航定位算法研究63-74
• 5.1 定位数据处理63-64
• 5.1.1 导航数据恢复63
• 5.1.2 导航数据解码63-64
• 5.2 卫星位置解算64-69
• 5.2.1 星历参数64-65
• 5.2.2 星历参数用户算法65
• 5.2.3 接收机位置解算65-69
• 5.3 高超声速飞行器运动参数估计69-73
• 5.3.1 接收机速度解算69-70
• 5.3.2 最小二乘估计70
• 5.3.3 Kalman滤波估计70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 论文工作总结74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 参考文献76-79
• 附录1攻读硕士学位期间撰写的论文79-80
• 致谢80

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