基于SR-UKF的高动态GPS信号参数估计

高动态环境下,全球定位系统（GPS）信号具有较强的非线性特性,为了更好地对高动态条件下的GPS信号载波进行跟踪,提出了一种基于平方根UKF（SR-UKF）算法的高动态GPS信号参数估计方法。分析了高动态环境下GPS信号载波相位模型,运用SR-UKF算法对高动态GPS信号的载波相位及其前三阶导数进行估计。仿真对比了SR-UKF、不敏卡尔曼滤波（UKF,Unscented Kalman Filter）和扩展卡尔曼滤波（EKF）载波跟踪算法的性能。仿真结果表明,SR-UKF的估计精度要好于EKF,与UKF基本一致,验证了该算法的可靠性和有效性。     

基于最大似然估计的高动态GPS载波跟踪环

 基于最大似然估计提出了一种全新设计的GPS载波跟踪环结构,并将该环路应用于高动态、低信噪比条件下的GPS载波频率跟踪. 文中给出了环路的设计细节,并详细讨论了环路中各模块的功能及模块之间的参数传递. 利用具有典型高动态参数的GPS载波信号对环路的跟踪性能进行了测试. 测试结果表明,与普通GPS接收机的载波跟踪环相比,该环路对高动态环境下的失锁门限和门限附近的频率跟踪精度均有显著改善.     

高动态扩频信号的载波跟踪技术研究

针对高动态环境下扩频信号的载波捕获与跟踪问题，本文分析了多普勒频移对锁相环、锁频环以及环路滤波器设计的影响，以及高动态环境中载波快速捕获问题，在此基础上提出了一种数字复合软环的设计方法，计算机仿真结果表明这种数字复合软环能有效地解决载波快捕与精跟踪的问题．     

UKF在高动态GPS数据处理中的应用

针对高动态GPS数据处理中的非线性问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的非线性GPS数据处理方法。传统的方法是将滤波中的非线性方程在标称轨道附近采样线性化,这样会产生较大的误差且计算较难实现。所提算法利用UKF处理GPS数据模型中的非线性方程,采用加权采样点的高斯最小集来表示状态分布,然后通过U变换产生的状态变量进行滤波估计。仿真实验表明,所提算法能够有效处理高动态GPS数据中的非线性问题,预测精度也有较大提高。     

GPS动态跟踪精度的研究

对ＧＰＳ的动态跟踪精度进行了系统的研究，首先建立起ＧＰＳ定位系统的数学模型，提出了一种强跟踪卡尔曼滤波算法来提高系统的定位精度，最后利用增加观测矩阵的秩进一步提高系统的跟踪精度。试验结果表明，当系统刚开始工作或载体的状态突变时，此算法具有较强的跟踪能力，且滤波器具有良好的鲁棒性。     

基于CKF的高动态载波跟踪算法研究

CKF是一种新型非线性高斯滤波算法,它依据三阶容积准则,使用数值积分来近似加权高斯积分,无需对非线性模型进行线性化,具有较高的精度和较好的鲁棒性。在传统的锁频加锁相载波跟踪环路的基础上引入了CKF,对载波相位误差、载波频率误差、载波频率变化率误差等参数进行估计,同时将CKF与UKF算法进行了仿真比较。结果表明,在高动态环境中CKF算法对接收机动态信号的跟踪性能优于UKF算法。     

高动态GPS信号的载波跟踪方案研究及其仿真

分析了多普勒频偏对GPS接收机的影响,并讨论了频偏的估计方法,提出了高动态下的自适应设置带宽的联合载波跟踪方案。相位跟踪部分增添了锁定/假锁检测机制,并分析了跟踪系统的各个环节。在Matlab/Simulink环境下,实现了该载波跟踪方案的仿真。结果表明该仿真平台有效、可靠;也表明该方案具有较好的高动态跟踪和数据解调性能。     

高动态扩频信号的载波跟踪技术研究

针对高动态环境下扩频信号的载波捕获与跟踪问题,本文分析了多普勒频移对锁相环、锁频环以及环路滤波器设计的影响,以及高动态环境中载波快速捕获问题,在此基础上提出了一种数字复合软环的设计方法,计算机仿真结果表明这种数字复合软环能有效地解决载波快捕与精跟踪的问题.     

基于DSP的高动态接收机载波捕获跟踪技术

介绍了高动态GPS接收机的码捕获与载波跟踪的原理,设计了一种基于高速数字信号处理(DSP)技术的PLL FLL环混合全数字高动态载波跟踪技术方案,同时给出了一种在连续高动态下载波跟踪算法即基于交叠离散傅里叶变换的频率跟踪算法(ODAFC),并对此算法进行了仿真验证.仿真结果证明了该算法的正确性.     

基于卡尔曼和扩展卡尔曼滤波的耦合载波跟踪方法

鉴于低信噪比高动态环境下的载波跟踪过程中,接收信号存在显著的各阶频偏变化率,故提出了一种基于卡尔曼和扩展卡尔曼滤波的耦合载波跟踪方法。载波跟踪通过基于卡尔曼滤波的锁频环辅助基于扩展卡尔曼滤波的锁相环来实现,对频率斜升信号和频率加速信号分别进行了载波跟踪环路结构的分析,得到系统方程,并进行了载波跟踪系统性能仿真。经仿真验证,在信噪比为-20 dB条件下,该方法跟踪频率斜升信号收敛时间小于60 ms,跟踪频率加速信号收敛时间小于90 ms,对两种信号的频率跟踪残差均小于5 Hz,相位跟踪残差均小于0.25rad,跟踪性能显著优于传统环路。     

基于无味粒子滤波的动态场景下高机动目标跟踪

针对传统粒子滤波的目标跟踪算法存在粒子退化问题,提出了基于无味粒子滤波(UPF)的目标跟踪算法。为了将当前观测信息融入,采用无味卡尔曼滤波(UKF)生成粒子滤波的提议分布,以改善滤波效果。针对目标在机动过程中引起的视觉形变以及背景的变化,又采用了颜色直方图作为目标的颜色分布模型,并与UPF相融合。仿真结果表明,该算法对动态场景下的高机动目标有较好的跟踪效果。     

基于扩展卡尔曼滤波的GPS动态测速算法

为使车载GPS测速精度满足应用于汽车电子控制系统的要求,提出一种对包含白噪声的时变GPS位置数据采用扩展卡尔曼滤波进行测速算法。通过扩展卡尔曼滤波和位差法融合对实车采集到的汽车位置等信息进行处理得到行车速度。通过实验结果对比分析,基于扩展卡尔曼滤波的测速算法比位置差分法的均方差提高了92.499%,测速精度明显提升。     

基于自适应锁相环的高动态GPS信号载波跟踪算法

提出了一种基于四维卡尔曼滤波的自适应锁相环算法,并将该算法用于高动态GPS信号的载波跟踪.详细推导了卡尔曼滤波与数字锁相环之间的等效性,并给出了相应的环路更新步骤.仿真结果表明,该算法相对于采用固定增益数字锁相环的算法明显地降低了载波跟踪过程的均方根频率误差,提高了接收机的测速精度.     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

高动态GPS接收机环路跟踪技术研究

为了解决加速度45g、加加速度10g/s的高动态环境下GPS信号的载波跟踪、码跟踪及其精度问题,提出了一种综合考虑动态和精度性能的载波环和码环优化设计方案,探讨了高动态情况下载波环和码环的结构设计及捕获转跟踪技术,分析了FLL/PLL/DLL环路的动态应力、暂态响应和鉴别器特性,总结了实用的控制策略和环路带宽。该方案经自主开发的软件接收机测试验证,可以在达到很高动态特性的同时满足一定的测距精度和定位精度要求。     

基于强跟踪的平方根不敏卡尔曼滤波器

针对不敏卡尔曼滤波器在递推过程中的数值不稳定性以及系统发生突变时跟踪效果不佳的问题,提出一种新的机动目标自适应跟踪算法——基于强跟踪的平方根不敏卡尔曼滤波器(STF-SRUKF)。该算法一方面基于平方根滤波的思想,在递推过程中采用协方差矩阵的平方根代替协方差矩阵本身,以保证数值计算的稳定性;另一方面,基于强跟踪滤波的思想,在递推过程中引入时变渐消因子,实时调节增益矩阵,以增强目标运动发生突变时的跟踪能力。仿真结果表明,STF-SRUKF算法对于突发机动的目标运动模型具有良好的跟踪效果,而且具有较好的稳定性。     

基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

一种改进的高动态GPS载波组合跟踪环路算法

在高动态的接收环境下,GPS接收机接收信号载频上会产生很大的多普勒频移及其变化率,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪。在综合分析了常规跟踪方案的利弊后,提出一种新的基于四相鉴频（FQFD）牵引的二阶叉积自动频率控制环（CPAFC）辅助三阶锁相环（PLL）高动态跟踪环路算法。通过美国喷气推进实验室（JPL）高动态载体模型测试表明,该算法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达100g/s的加加速度作用过程中能持续、精确跟踪,实现导航电文的正常解调。