衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)空時(shí)聯(lián)合矢量跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、本研究主要針對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的空時(shí)處理與矢量跟蹤結(jié)合問題進(jìn)行研究，以提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾和復(fù)雜環(huán)境下的導(dǎo)航定位性能。主要內(nèi)容包括：⑴研究了衛(wèi)星導(dǎo)航陣列信號(hào)的空時(shí)過程，分析了載波和PRN空時(shí)處理過程的特性，提出了在空時(shí)信號(hào)延時(shí)累加波束賦形中和最優(yōu)SINR等規(guī)則，改變了PRN碼相位延時(shí)特性所引入的類多徑效應(yīng)所造成的PRN碼相關(guān)相位準(zhǔn)確度下降和定位精度劣化。⑵提出了空時(shí)相干約束的方法，在對(duì)陣列信號(hào)進(jìn)行空時(shí)處理前，通過空時(shí)約束，固定衛(wèi)星信號(hào)與接

2、收機(jī)估計(jì)信號(hào)的相位關(guān)系，削弱空時(shí)處理對(duì)PRN碼相關(guān)結(jié)果的影響，降低了空時(shí)處理引起的相位測(cè)量誤差。⑶針對(duì)陣列信號(hào)的特征，建立了陣元信號(hào)差相位檢測(cè)與陣列的位置姿態(tài)差的關(guān)系。使得陣列信號(hào)檢測(cè)過程具有明確的空間位置、姿態(tài)意義，方便與其它空間測(cè)量傳感器及卡爾曼濾波的融合。⑷研究了陣列導(dǎo)航信號(hào)和矢量跟蹤條件下，狀態(tài)向量、觀測(cè)向量的選取策略與方法，推導(dǎo)了狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和觀測(cè)矩陣。⑸研究了測(cè)距殘差的影響因素以及矢量跟蹤條件下的影響特性，在對(duì)測(cè)距殘差分類的

3、基礎(chǔ)上，提出殘差合并和估計(jì)方法，以剝離對(duì)陣列姿態(tài)和位置測(cè)量的影響。⑹提出了基于卡爾曼濾波的空時(shí)處理和矢量跟蹤的融合方法，建立了相關(guān)算法的處理模型。通過空時(shí)相干約束、陣列位姿檢測(cè)和觀測(cè)量預(yù)處理與殘差分類估計(jì)的方法，融合了衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)空間特性與導(dǎo)航解算過程，降低了卡爾曼濾波的復(fù)雜性，提高了遞推濾波輸入的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，也降低了卡爾曼濾波融合其它導(dǎo)航定位傳感器的復(fù)雜性。⑺設(shè)計(jì)了適用于導(dǎo)航信號(hào)陣列處理的硬件平臺(tái)。論文選取了直接下變頻射頻前

4、端、多通道AD和可編程SoC器件，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，部署了相關(guān)算法，并進(jìn)行了初步的定位精度測(cè)試。
　　本研究創(chuàng)新點(diǎn)在于：①提出了利用空時(shí)相干約束，解決由于陣列信號(hào)的空時(shí)處理造成的精度下降問題；②建立了天線陣列位置姿態(tài)偏差與導(dǎo)航信號(hào)相位檢測(cè)的解析關(guān)系，獲得了具有明確空間幾何意義的觀測(cè)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于空間幾何測(cè)量的異種導(dǎo)航定位傳感器組合具有重要意義。③提出了空時(shí)處理與矢量跟蹤融合的衛(wèi)星導(dǎo)航定位解算方法，充分利用了衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的空時(shí)特性，實(shí)