[发明专利]基于自适应α-β滤波器的接收机跟踪环多普勒自补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接收机跟踪环多普勒自补偿方法，具体讲是一种基于自适应α-β滤波器的接收机跟踪环多普勒自补偿方法，属于卫星导航系统及信号处理技术领域。 

背景技术

目前，卫星导航技术已在民用、军事、航天等方其领域得以广泛应用，为国民经济的发展、军事力量建设的加强和日常社会生活提供了重要技术支撑。在卫星导航过程中，当载体高动态运行时，GPS接收机与卫星之间的相对速度、加速度以及加加速度会导致其接收到的卫星信号在载波上存在很大且随时间变化的多普勒频移，影响GPS接收机工作性能。 

GPS接收机高动态性能很大程度上取决于载波跟踪环路的跟踪精度。为此，国内外研究人员先后提出了大量的滤波算法来设计跟踪环路，这些算法在不同程度上提高了载波跟踪环路对载波频率和相位的跟踪精度。 

中国惯性技术学报,2011年,第1期，55-58页，作者：高帅和、赵琳、丁继成，《应用PID思想的高动态GPS载波跟踪环路设计》一文中提出运用PID的控制思想来设计载波跟踪环路，虽然效果显著，但其仅适用于数据后处理，难以在硬件平台实现，对于PID的最优参数选择问题目前还是没有较好的解决方案。 

Gao Shuai-he,Zhao Lin,Ding Ji-cheng.High dynamic GPS carrier tracking loop design utilizing PID[J].Journal of Chinese Inertial Technology,2011,19(1):55-58:在传统的PLL的基础上引入锁频环(FLL)，利用FLL直接跟踪载波频率，通过鉴频器输出多普勒频率估计误差，但在动态性能提高的同时，跟踪精度也受到了影响。 

W.Eic Wong,Tinghuai Ma,Emerging Technologies for Information Systems Computing and Management,Lecture Noyes in Electrical Engineering.3-9:在已知干扰信号统计特性的情况下，采用基于Bayes滤波方法实现对GPS信号连续的动态估计。当干扰信号的统计特性与上海交通大学学报，2010年，第9期，作者：周广宇、茅旭初、林庆恩、曹意，《基于双卡尔曼滤波及贝叶斯估计的微 弱GPS信号跟踪方法》一文所述内容相近时，则可以采用基于Kalman滤波的技术来实现对信号的最优估计，但是该方法在样本不足的情况下就很难达到理想的Bayes估计值。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种适用于高动态的环境下导航性能稳定且精度较高的基于自适应α-β滤波器的接收机跟踪环多普勒自补偿方法。 

为了解决上述技术问题，本发明提供的基于自适应α-β滤波器的接收机跟踪环多普勒自补偿方法，包括以下步骤： 

1、一种基于自适应α-β滤波器的接收机跟踪环多普勒自补偿方法，其特征在于包括以下步骤： 

1)、读取至少1ms经过射频前端处理的卫星中频信号，所述中频信号表示为： 

式(1)中，A为信号幅度值，C(t)为卫星的C/A码，D(t)为导航电文二进制数据，为载波相位，f_IF为信号中频频率，n(t)为等效输入带限白噪声； 

2)、通过卫星导航接收机内的载波发生器和码发生器产生与步骤1)中卫星中频信号的输入载波和输入码尽可能一致的本地载波信号和本地C/A码信号，所述本地载波分为同相信号V_I和正交信号V_Q分别表示为： 

式(2)、(3)中，f_L为本地载波频率、为本地载波相位； 

3)、利用步骤2)中产生的本地载波信号剥离步骤1)中卫星中频信号的载波，得到同相和正交两个支路的输出信号，将得到的所述同相和正交两个支路的输出信号分别与步骤2)中本地生成的C/A码信号进行相关积分运算，得到I路当前信号I_PS和Q路当前信号Q_PS； 

4)、根据步骤3)中得到的相关积分结果，利用二象限反正切函数鉴相器进行载波鉴相： 

然后将鉴相器输出的载波相位误差输入到二阶环路滤波器中进行滤波后输出； 

5)、利用接收机速度和位置值估计载波多普勒频移，生成外部辅助量，形成外部辅助量载波多普勒频移f_d：