rier - hx3vx+hy3vy+hz3vz+C · td+Wcarrier (20)
[0055] 式中，式中，hx、hy、hz分別為視線矢量在x、y、z軸的分量;tb為鐘差;δχ為x方向位置 誤差，3y為y方向位置誤差，δ ζ為ζ方向位置誤差，δνχ*χ方向速度誤差，為y方向速度誤 差，3vzSz方向的速度誤差，td為鐘漂，Wcode和Wcarrier分別為碼相位跟蹤誤差噪聲和載波頻 率跟蹤誤差噪聲。
[0056]所述用估計的信息修正GPS接收機的位置和速度，然后用修正過的GPS接收機位置 和速度結(jié)合衛(wèi)星星歷計算載波和碼NC0參數(shù)，具體如下：
[0057] GPS接收機的位置和速度直接根據(jù)導(dǎo)航濾波器的估計誤差進行修正：
[0058]
(21)
[0059] Vk=vt+ δν^ (22.)
[0060] 式中，Xk為修正之后的位置，為估計出的位置、Vk修正之后的速度值、g為估計 的速度值，SVk表示速度誤差修正值，3乂1{表示位置誤差修正值；
[0061] 碼相位、碼頻率和載波頻率根據(jù)修正后的位置速度以及導(dǎo)航濾波器估計的鐘差、 鐘漂進行修正：
[0065] 式中，5乂1{表示位置誤差修正值，5￥1{表示速度誤差修正值；f^、分別
[0062]
[0063]
[0064] 為k時刻的碼相位、碼頻率和載波頻率預(yù)測值；zf、/.Up 分別為k時刻的碼相位、 碼頻率和載波頻率修正之后的值;hk為衛(wèi)星與用戶之間的視線矢量，c為真空中光速;T。為k 時刻和k-1時刻之間的時間間隔，tb,k為k時刻的鐘差，td,k為k時刻的鐘漂;f。。^為C/A碼的基 準頻率，為1.023MHz; f carrier為載波L1的頻率，為1575.42MHz。
[0066] 本發(fā)明方法具有良好的導(dǎo)航精度和跟蹤性能，同時具有出色的瞬時橋接被遮擋信 號的能力，而且在載噪比較低的環(huán)境中能夠維持較好的偽碼相位和載波頻率跟蹤性能，應(yīng) 用前景廣闊。
【主權(quán)項】
1. 一種GPS接收機的矢量跟蹤方法，其特征在于，包括下列步驟： 步驟1，利用標(biāo)量跟蹤結(jié)果初始化矢量跟蹤環(huán)路，包括位置、速度、鐘差、鐘漂和衛(wèi)星星 歷； 步驟2,利用GPS接收機的位置、速度、鐘差、鐘漂和衛(wèi)星星歷計算載波和碼NCO參數(shù)； 步驟3,載波鑒頻器和碼鑒別器的輸出作為導(dǎo)航濾波器的量測信息，用以估計GPS接收 機的位置、速度、鐘差和鐘漂誤差信息，用估計的信息修正GPS接收機的位置和速度，然后用 修正過的GPS接收機位置和速度結(jié)合衛(wèi)星星歷計算載波和碼NCO參數(shù)，以保持對輸入信號的 跟蹤。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS接收機的矢量跟蹤方法，其特征在于，步驟2所述載波和碼 NCO參數(shù)的計算公式，具體如下：式中，砟1為衛(wèi)星η與接收機之間的視線矢量，/f、f、分別為衛(wèi)星η與接收機之 間的視線矢量在x、y、z軸的分量，和??/分別為k-Ι時刻通過星歷解算出來的衛(wèi)星η的位 置和速度；Χ?Η)為k時刻的衛(wèi)星η位置；AZit,是指k時刻的衛(wèi)星η位置和k-Ι時刻衛(wèi)星η的位分別為k時刻的碼相位、碼頻率和載波頻率預(yù)測值；為k- 1時刻的碼相位解算值;c為真空中光速;td^iSk-l時刻的鐘漂;為C/A碼的基準頻率， 為1 · 023MHz; f carrier 為載波 L1 的頻率，為 1575 · 42MHz 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS接收機的矢量跟蹤方法，其特征在于，步驟3所述載波鑒頻 器和碼鑒別器的輸出作為導(dǎo)航濾波器的量測信息，用以估計GPS接收機的位置、速度、鐘差 和鐘漂誤差信息，具體如下： a) 載波鑒頻器輸出頻率誤差計算公式如下：式中，cross =夂％ = · //;和％分別為I通道和q通道即時支路 "時刻的采樣值，分別為I通道和Q通道即時支路緊接著時刻之后的t2時刻的采樣 值，tAk-l時刻的時間，tAk時刻的時間，s ign (X)為符號函數(shù)，取值如下：b) 碼鑒別器選取歸一化的非相干超前減滯后模型，得到碼相位測量值Zcode:式中，Ie和Qe分別為I通道和Q通道超前支路采樣值，I4PQl分別為I通道和Q通道滯后支 路米樣值； c) 導(dǎo)航濾波器模型的狀態(tài)方程如下：式中，tb,k和tb,k-^別為k時刻和k-Ι時刻的接收機鐘差，td,k和td,k-^別為k時刻和k-1 時刻的接收機鐘漂;3xk、3xk-i分別為k時刻和k-1時刻X軸方向位置誤差;5vx,k、5v x,k-：L分別為 k時刻和k_l時刻X軸方向速度誤差；分別為k時刻和k-Ι時刻y軸方向位置誤差；δ Vy.kJvy,!^分別為k時刻和k-1時刻y軸方向速度誤差;δζ^δζΗ分別為k時刻和k-1時刻ζ軸 方向位置誤差;δνζ,^δνζ,Η分別為k時刻和k-Ι時刻z軸方向速度誤差;T。為k時刻和k-Ι時刻 之間間隔時間； ωχ、ωγ、ωζ分別為位置隨機噪聲在x、y、z軸的分量，ω νχ、ωνγ、ωνζ*別為速 度隨機噪聲在x、y、z軸的分量，co b為接收機鐘差的隨機噪聲、cod為接收機鐘漂的隨機噪聲； d) 導(dǎo)航濾波器模型的觀測方程為： 觀測量選取各通道的碼相位測量值和載波頻率測量值，觀測量與狀態(tài)量之間的關(guān)系如 下： Zcode - hx3x+hy3y+hz3z+C · tb+Wcode ( 8 ) Zcarrier - hx3vx+hy3vy+hz3vz+C · td+Wcarrier ( 9 ) 式中，hx、hy、hz分別為視線矢量在x、y、z軸的分量;tb為鐘差;δχ為x方向位置誤差，5y為y 方向位置誤差，δζ為z方向位置誤差，δνχ*χ方向速度誤差，為y方向速度誤差，δνζ*ζ方 向的速度誤差，td為鐘漂，W。-和Wegner分別為碼相位跟蹤誤差噪聲和載波頻率跟蹤誤差噪 聲。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS接收機的矢量跟蹤方法，其特征在于，步驟3所述用估計的 信息修正GPS接收機的位置和速度，然后用修正過的GPS接收機位置和速度結(jié)合衛(wèi)星星歷計 算載波和碼NC0參數(shù)，具體如下： GPS接收機的位置和速度直接根據(jù)導(dǎo)航濾波器的估計誤差進行修正：式中，Xk為修正之后的位置，之為預(yù)測的位置、Vk修正之后的速度值、1?為預(yù)測的速度 值，SVk表示速度誤差修正值，3\1{表示位置誤差修正值； 碼相位、碼頻率和載波頻率根據(jù)修正后的位置速度以及導(dǎo)航濾波器估計的鐘差、鐘漂 進行修正：式中，δχ^示位置誤差修正值，svk表示速度誤差修正值；#、in、H:分別為k 時刻的碼相位、碼頻率和載波頻率預(yù)測值；r廣、4分別為k時刻的碼相位、碼 頻率和載波頻率修正之后的值;hk為衛(wèi)星與用戶之間的視線矢量，C為真空中光速;T。為k時 刻和k-Ι時刻之間的時間間隔，tb,k為k時刻的鐘差，td,k為k時刻的鐘漂;f。。^為C/A碼的基準 頻率，為1.023MHz; f carrier 為載波 L1 的頻率，為 1575.42MHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GPS接收機的矢量跟蹤方法，步驟如下：利用標(biāo)量跟蹤結(jié)果初始化矢量跟蹤環(huán)路，包括接收機的初始的位置、速度、鐘差、鐘漂和衛(wèi)星星歷；利用接收機的位置、速度、鐘差、鐘漂和衛(wèi)星星歷計算載波和碼NCO預(yù)測參數(shù)；載波鑒頻器和碼環(huán)鑒別器輸出作為導(dǎo)航濾波器量測信息，用以估計接收機的位置、速度、鐘差和鐘漂誤差，用估計的信息修正接收機位置和速度，然后用修正過的接收機位置和速度結(jié)合衛(wèi)星星歷計算載波和碼NCO，以保持對輸入信號的跟蹤。本發(fā)明方法具有良好的導(dǎo)航精度和跟蹤性能，同時具有出色的瞬時橋接被遮擋信號的能力，而且在載噪比較低的環(huán)境中能夠維持較好的偽碼相位和載波頻率跟蹤性能，應(yīng)用前景廣闊。
【IPC分類】G01S19/29, G01S19/30
【公開號】CN105676240
【申請?zhí)枴緾N201610225993
【發(fā)明人】陳帥, 蔣長輝, 薄煜明, 屈新芬, 沈際春, 陳克振, 黃思亮, 韓乃龍, 孔維一, 韓筱
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月13日