[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

摘要

本发明公开了一种基于自适应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。读取卫星中频信号，建立本地载波信号和本地码信号，将本地载波与输入的卫星中频信号混频，随后进行相关积分处理，再利用相关积分结果进行鉴相和滤波，之后利用接收机的位置和速度信息估计多普勒频移，并对估计的信息进行自适应α-β滤波，滤波输出结合鉴相输出修正本地载波信号和本地码信号。本发明通过设计的自适应α-β滤波器实现载波多普勒频移及其变化率的跟踪，其可以实时调整滤波增益或者滤波方程来获得良好的跟踪效果；在自适应滤波过程中，系统对载波多普勒频移实时估计，实时调整，提高多普勒频移的跟踪精度。

主权项

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，fIF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VI和正交信号VQ分别表示为：式(2)、(3)中，fL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IPS和Q路当前信号QPS；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fd：fd=fL1c·vvel·e---(16)]]>式(16)中，vvel＝vsat‑vu为接收机与卫星之间的速度之差，为接收机到卫星的单位方向矢量，vsat为卫星运动速度，vu为接收机运动速度，pu为接收机当前时刻所在的位置，psat为卫星当前时刻位置，c为光速，fL1为GPS信号L1频率1575.42MHz；6)、以步骤5)中的载波多普勒频移fd为输入量，以载波多普勒频移fd和载波多普勒频移变化率为状态量构建自适应α‑β滤波器，并利用所述自适应α‑β滤波器对载波多普勒频移fd和载波多普勒频移变化率的测量值进行预测估计；7)、以步骤4)的输出结果控制本地载波NCO的产生，以步骤6)的输出结果来修正本地载波NCO的控制量，载波NCO模块控制本地载波发生器，回到步骤2)形成一个闭合回路。