基于卡爾曼濾波的高動(dòng)態(tài)導(dǎo)航信號(hào)載波跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展使其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和政治影響迅速增加，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)不僅在大地測(cè)量、車輛導(dǎo)航等的中、低動(dòng)態(tài)環(huán)境中應(yīng)用廣泛，在航空航天、精確打擊武器(如智能炸彈、導(dǎo)彈)等高動(dòng)態(tài)環(huán)境中也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在高動(dòng)態(tài)條件下，動(dòng)態(tài)瞬間突變將引起多普勒頻率的劇烈變化，導(dǎo)致接收機(jī)無(wú)法正常跟蹤目標(biāo)。因此，高動(dòng)態(tài)條件下的信號(hào)跟蹤技術(shù)成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了高動(dòng)態(tài)條件下的卡爾曼濾波信號(hào)跟蹤算法，主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面

2、：
　　(1)高動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景中，卡爾曼濾波器的模型參數(shù)和噪聲統(tǒng)計(jì)特性難以準(zhǔn)確建模，使得標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波器無(wú)法達(dá)到最優(yōu)性能甚至導(dǎo)致濾波發(fā)散。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有方法局限性的分析，本文提出一種基于新息或殘差的改進(jìn)自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼跟蹤算法。該算法通過(guò)監(jiān)測(cè)濾波器的新息動(dòng)態(tài)變化實(shí)時(shí)估計(jì)噪聲方差、修正預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差，以自適應(yīng)調(diào)整濾波增益，補(bǔ)償不完整信息的影響，提高了復(fù)雜高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的跟蹤精度，與基于標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼算法相比，載波相位誤差減小了約86％，多普勒頻

3、率誤差減小了約75%，多普勒頻率變化率誤差減小了約53%。
　　(2)在彈載接收機(jī)等高動(dòng)態(tài)應(yīng)用中，硬件資源受到很大限制。為了能在資源受限條件下適應(yīng)動(dòng)態(tài)的突變，本文提出了一種基于變維卡爾曼濾波的載波跟蹤算法，通過(guò)機(jī)動(dòng)監(jiān)測(cè)因子實(shí)時(shí)檢測(cè)載波動(dòng)態(tài)變化，自適應(yīng)地切換載波狀態(tài)模型，降低了標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法因機(jī)動(dòng)改變引起的誤差突跳，能夠以較低的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)條件下的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤。
　　(3)為了驗(yàn)證論文所提卡爾曼濾波算法的正確性，設(shè)