一种基于改进的Sage-Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114966770A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210566464.3(22)申请日2022.05.24(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人祝雪芬程帅罗铱镅(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206专利代理师蒋昱(51)Int.Cl.G01S19/29(2010.01)G01S19/37(2010.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于改进的Sage-Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法(57)摘要一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法，首先输入的卫星中频信号经捕获后分别与本地复制载波的同相和正交相相乘，再与本地伪码相乘，得到的两路信号输入到积分清除器中，获取积分值。然后，将积分值输入到鉴相器中，得到载波相位误差，将载波相位误差作为测量值输入到改进的Sage‑Husa自适应滤波器中，该滤波器在卡尔曼滤波器的基础上，利用滑动窗口得到新息的实时估计方差，进一步利用时变噪声统计估计值器递推获得过程噪声协方差估计值。最后，将结果送入载波NCO，对本地载波进行更新。本发明实现对过程噪声协方差进行实时估计，从而达到提高滤波精度，提高跟踪环路的鲁棒性，实现持续稳定跟踪的目的。CN114966770ACN114966770A权利要求书1/2页1.一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)接收到的GNSS信号经过接收机的变频及采样后转变为中频信号；(2)通过NCO载波发生器完成本地载波的同相和正交相的复制；将中频信号分为两路相同的信号，其中一路与本地复制载波的同相相乘，该支路为i支路；另一路与本地复制载波的正交相相乘，该支路为q支路；(3)将i支路和q支路的输出信号分别与本地伪码相乘；(4)将步骤(3)处理后的i支路与q支路的信号输入到积分清除器中，获得i支路与q支路的积分值Ip(n)、Qp(n)；(5)将Ip(n)与Qp(n)输入到鉴相器中进行处理，获取载波相位误差；(6)用改进的Sage‑Husa自适应滤波器对步骤(5)获取的载波相位误差进行处理，以载波相位误差作为测量值，进行改进的Sage‑Husa自适应滤波迭代计算，得出载波相位误差Δθk，载波频率误差Δfk和载波频率变化率Δαk；(7)更新NCO载波发生器中的载波频率和载波相位，使得本地载波和输入信号的频率以及相位不断接近。2.根据权利要求1所述的一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：(2.1)由NCO载波发生器生成两路载波信号；(2.1)分别将载波信号转换为本地正弦和余弦复制载波信号。3.根据权利要求1所述的一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法，其特征在于：步骤(6)中，把载波相位误差作为测量值输入到改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪环路中；跟踪载波环的状态方程为Xk＝AXk‑1+ΓWk‑1，其中，Xk为N维状态向量，在载波跟T踪环中Xk＝[ΔθkΔfkΔαk]，分别为k时刻的载波相位误差，载波频率误差，载波频率变化率误差，环路更新时间为T，状态转移矩阵噪声输入矩阵为具有映射功能，过程噪声序列为过程噪声协方差为Q＝ET[WW]；测量方程为Zk＝HXk+Vk，其中，Zk为M维系统观测向量，在载波跟踪环中Zk＝ΔθPLL，K，ΔθPLL，K为k时刻鉴相器的输出，观测噪声序列Vk＝[eθ，k]，其协方差矩阵为R＝E[VVT]。4.根据权利要求3所述的一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法，其特征在于：步骤(6)中改进的Sage‑Husa自适应滤波算法过程如下：(6.1)根据状态方程Xk＝AXk‑1+ΓWk‑1得到状态一步预测：2CN114966770A权利要求书2/2页(6.2)计算新息：(6.3)更新新息的实时估计方差：(6.4)更新过程噪声协方差：(6.5)更新预测误差方阵：T‑1(6.6)计算卡尔曼滤波增益：Kk＝Pk，k‑1H[HPk，k‑1+Rk]；(6.7)更新估计误差方阵：Pk＝[I‑KkH]Pk，k‑1；(6.8)得到Xk的估计值：(6.9)更新完毕后，进入下一时刻，继续迭代更新。3CN114966770A说明书1/4页一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信技术，具体为一种基于改进的Sage‑Husa自适应滤波的弱信号跟踪方法。背景技术[0002]全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)可以为海、陆、空领域的用户提供全天候