基于UKF的高动态GPS载波跟踪

在高动态环境下,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪．本文提出一种改进的基于无迹卡尔曼滤波的高动态载波跟踪方法,采用频率快速牵引方法来保证滤波快速收敛,并加入了一种载波幅度的估计方法．利用美国喷气推进实验室高动态载体模型对环路的跟踪性能进行了测试．测试结果表明,该方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lOOg／s的加加速度作用过程中也能持续精确的跟踪．     

高动态下基于AUKF的载波跟踪算法

当载体处于高动态运动状态时,GPS接收机载波跟踪信号极易受到外部环境不确定因素的影响。若采用标准的无迹卡尔曼滤波 (UKF),在先验的噪声统计特性与实际的噪声统计特性不相符时,状态估计性能将变差甚至发散。针对上述问题,提出采用主从式自适应UKF的算法(AUKF)。AUKF能自适应调整过程噪声方差,从而达到减小模型估计误差、抑制滤波发散的目的。Matlab仿真结果表明,在高动态下噪声统计特性发生变化时,基于AUKF的载波跟踪算法具有较好的稳定性。     

基于模糊控制的GPS高动态载波跟踪算法

卫星导航接收机载波跟踪环路通常采用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式,传统FLL辅助PLL载波跟踪环路中,FLL与PLL同时工作,载波环无法根据载体动态进行调整,充分发挥出FLL与PLL的优势,因此,提出一种基于模糊控制的FLL辅助PLL(FAFPLL)载波跟踪环路结构,其关键是对PLL和FLL的环路增益进行调...     

高动态下GPS信号跟踪环路的仿真研究

GPS信号跟踪过程是GPS接收机的核心组成部分,它是将捕获阶段得到的各项参数进行精确估计的过程,实现本地生成信号与输入信号的准确同步。以高动态环境为前提,模拟生成GPS信号,改变卫星信号的加加速度,模拟高动态下所引起的多普勒频移,分别使用传统跟踪环路与扩展卡尔曼滤波环路对信号进行跟踪。仿真结果显示,扩展卡尔曼滤波跟踪环路更加稳定,精度有所提高。     

高动态数字化GPS软件接收机系统

为了研制高动态GPS软件接收机,本文利用TMS320C6713,GP2010和GP2021设计了软件接收机硬件平台.基于所选择的硬件平台,对捕获、码跟踪、载波跟踪算法的选择及其参数与接收机动态性能的关系进行分析.实验结果表明:理论分析和实验结果是吻合的,所研制的GPS接收机在速度12 km/s、加速度为10 g,加加速度为10 g/s、数据更新率为10 Hz的情况下,定位精度可达15 m.     

一种新的非线性目标跟踪方法

在实际的目标跟踪场景中,普遍存在非高斯过程噪声和/或量测噪声,以及非高斯先验信息等情况,针对这一问题,提出一种新的解决非线性/非高斯系统滤波问题的非线性滤波算法,即高斯和求积分卡尔曼滤波（GSQKF）算法。仿真实验将新算法与标准的粒子滤波算法进行了比较,表明新算法是一种非常有效的非线性滤波算法。     

高动态直扩接收机载波跟踪技术研究

机载或弹载的扩频接收机由于接收机载体的高动态特性,导致接收信号具有显著的多普勒频移。针对高动态环境下扩频信号的载波捕获与跟踪问题,分析研究了几种适合的扩频信号跟踪的频率估计算法,并设计了采用四相鉴频器、符号叉积自动频率跟踪算法和科斯塔斯环相混合进行载波跟踪的一整套方案。     

基于多载波环融合的GPS高动态信号跟踪方法

研究全球定位系统(GPS)导航高动态接收跟踪信号精度优化问题,针对GPS在高动态环境下信号跟踪精度不高,并容易失锁的问题,提出了一种新的跟踪方法。基于锁相环,锁频环,四象限反正切鉴频器和锁频环辅助锁相环构建多载波环相融合的跟踪环,利用频率和相位判决因子,调整选用不同跟踪环更新本地载波频率发生器以实现稳定跟踪。仿真结果表明,提出的方法在环路噪声带宽较小的情况下能够成功地跟踪加速度为150g的超高动态GPS信号,并在高动态环境下提高了GPS信号的跟踪精度,为多载波设计提供了参考依据。     

基于载波表的GPS载波跟踪环路研究

实时GPS软件接收机可以使用查找表的方法得到本地复现载波以减少运算量。载波表是由一组具有一定频率间隔和固定初始相位的正弦和余弦信号组成。传统的载波跟踪环路无法使用具有离散频率和不连续相位的复现载波完成GPS载波跟踪。针对这一问题,使用相位补偿算法对载波进行相位补偿,设计了基于载波表的载波跟踪环路。仿真结果表明该载波跟踪环路能有效实现GPS信号的载波跟踪,且与传统的载波跟踪环路相比仅有微小的信噪比损失和频率跟踪精度衰减,可用于实时GPS软件接收机设计。     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

高转弯频率下机动目标跟踪算法研究

UKF_IMM算法对任何非线性高斯系统都有较好的跟踪性能,但在用于强非线性、非高斯系统时将产生极大的误差。PF_IMM算法适用于任何非线性非高斯系统,但它因计算量很大而导致实时性太差。在现有的基于PF或UKF的IMM滤波算法中,PF或UKF通常被用于每一个模型,基于此,提出了IUS_IMM算法,即在转弯模型中使用标准粒子滤波器（SPF）,在其他模型中用UKF滤波器,仿真结果表明,对于转弯频率高的机动目标,IUS_IMM的性能要好于UKF_IMM算法。     

一种适用于多普勒高阶变化率的载波跟踪算法

针对多普勒高阶变化率的载波跟踪问题,分析了现有二阶锁频环辅助三阶锁相环的局限之处,设计了一种三阶锁频环辅助四阶锁相环的载波跟踪算法,从理论上证明了该算法可以对多普勒高阶变化率信号进行无误差跟踪,并根据环路传递函数和环路带宽,推导出了环路所有参数的计算方法,最后通过环路模式切换及环路带宽设置策略,既加快了整个载波跟踪环路的收敛速度,又提高了载波频率跟踪精度,保证了跟踪的稳定性。仿真结果表明,对于多普勒高阶变化率信号,该算法能够有效地完成信号的载波跟踪并正常解调出原始数字信息,因此有较高的应用价值。     

高动态GPS信号的捕获方法及性能

分析了基于分段匹配滤波器（PMF）-FFT实现高动态GPS信号捕获的子相关长度和FFT运算点数对捕获性能的影响,推导出多普勒频移捕获的范围和精度值,针对PMF-FFT捕获的多普勒频移分辨率低的缺点,提出了采用最小二乘法对幅频响应最大峰进行曲线拟合的方法来提高多普勒频率捕获精度的方案,最后对高动态GPS信号的捕获进行了仿真。结果表明：该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获,并可以有效地缩短捕获时间和节省硬件资源。     

适用处理非高斯观测噪声的强跟踪卡尔曼滤波器

在高斯噪声条件下,卡尔曼滤波器(KF)能够获得系统状态的一致最小方差线性无偏估计.但当噪声非高斯,KF性能将严重下降.观测噪声非高斯现象在深空探测自主导航中经常遇到,然而现有模型可能存在着精度不高、稳定性不强或者计算复杂度较高的缺点.针对这种现状,本文在传统强跟踪卡尔曼滤波器(STKF)中新息正交原则的基础上,推导了适用处理非高斯观测噪声的强跟踪卡尔曼滤波器(STKFNO),并将其嵌入到无迹卡尔曼滤波(UKF)框架下形成适用处理非线性系统非高斯观测噪声的强跟踪无迹卡尔曼滤波器(STUKFNO).所提出的算法被应用到深空光学自主导航系统中,仿真结果表明所提出的算法能够较好地应对观测噪声的非高斯性.     

新型粒子滤波算法及其在纯方位目标跟踪中的应用

针对基本粒子滤波算法没有融合当前时刻观测值的缺点,提出了一种卡尔曼粒子滤波算法。该算法针对每一个粒子使用卡尔曼滤波器进行更新,在更新过程中融合最新的观测信息,提高粒子滤波器的估计精度。针对纯方位目标跟踪问题进行实验,与基本粒子滤波算法及卡尔曼滤波进行了对比。实验结果表明,卡尔曼粒子滤波算法的跟踪性能明显优于其他两种算法。     

确定性核粒子群的粒子滤波跟踪算法及其CRLB推导

针对运动声阵列在有色噪声环境中的非线性滤波跟踪问题,提出一种确定性核粒子群的粒子滤波算法.该算法通过确定性初始化核粒子集、确定性后验概率密度函数及粒子群与核粒子集更新方式来提高跟踪的精度,并推导出该算法的理论误差性能下界.与传统的粒子滤波算法相比,仿真结果表明了所提出算法的有效性和优越性.     

Power minimization with derivative constraints for high dynamic GPS interference suppression

In this paper,a novel adaptive interference suppression algorithm is proposed for high dynamic GPS (global positioning system) receiver.The new method incorporates derivative constraints on the inter-ference DOA (direction of arrival) into power minimization approach,which could broaden the width of nulls in the interferences directions and adapt to the rapid change of the interference directions.Compared with the traditional wide nulling algorithm based on the derivative constraints,the new method does not have to know or estimate the DOAs of the desired signal and the interference.The new method is firstly discussed in the context of spatial processing,and then extended to space-time adaptive processing to mitigate wideband diffusive multipath interference.Effectiveness of the new method is verified via simulation examples.