高动态环境下极低谱密度GNSS信号的跟踪技术研究的任务书.docx

高动态环境下极低谱密度GNSS信号的跟踪技术研究的任务书
任务书
一、选题背景
全球导航卫星系统（GNSS）被广泛应用于许多领域，包括导航、航空、军事和通信等。其中GPS是最早的卫星导航系统之一，在现代化战争中发挥着越来越重要的作用。然而，在高动态环境下，GNSS信号的弱化、失锁等问题成为制约其应用的重要因素。
当飞机、火箭等高动态载体运动速度达到一定程度时，GNSS信号经历多普勒频移以及多普勒时延等影响，使得接收机无法准确解算出导航信号。此时，如何克服信号弱化、多路径干扰等问题，追踪低谱密度的GNSS信号成为研究的热点。
二、研究内容
本项目拟研究高动态环境下极低谱密度GNSS信号的跟踪技术，具体包括以下内容：
1.分析高动态环境下GNSS信号的传播特点和跟踪方式，了解其频谱密度、滤波特性及多普勒频移等影响，为后续研究提供基础支持。
2.设计和实现低谱密度GNSS信号的自适应滤波算法，通过适应性滤波器降低多普勒频移和多路径干扰对信号的影响。
3.基于跨时段协方差矩阵技术，提出一种新型的低谱密度GNSS信号追踪算法，提高信号的可靠性和精度。
4.通过模拟和实验，验证所提出算法的有效性，并与传统跟踪算法进行比较分析，评估算法优劣。
三、研究目标
本项目旨在研究高动态环境下低谱密度GNSS信号的跟踪技术，提高信号的跟踪精度和容限，实现对高动态载体的导航和定位。
1.提出一种适用于高速中低S/N比GNSS信号的自适应滤波器算法，能够有效去除多普勒频移和多路径干扰影响。
2.提出一种基于跨时段协方差矩阵技术的低谱密度GNSS信号追踪算法，具有更高的跟踪性能和可靠性。
3.验证所提出算法的有效性，并探究其在实际应用中的优化。
四、研究方法
本课题主要采用文献调研、理论推导、算法设计、数学模型仿真和实验研究等多种研究方法，具体如下：
1.通过查阅大量文献和相关资料，了解高动态载体GNSS信号跟踪技术的发展历程，及目前的研究热点、难点和亟待解决的问题。
2.基于所学数学理论和信号处理算法，分析GNSS信号的传播特点、频谱密度以及多普勒频移、多路径干扰等影响因素，并探讨如何优化跟踪算法。
3.设计和实现低谱密度GNSS信号的自适应滤波算法，研究其对多普勒频移和多路径干扰的抑制效果，并比较其与传统滤波算法之间的优劣。
4.提出一种基于跨时段协方差矩阵技术的低谱密度GNSS信号追踪算法，探讨其对信号跟踪精度和可靠性的影响，并与传统跟踪算法进行比较分析。
5.通过数学模型仿真和实验研究，验证所提出算法的有效性，探究其在实际应用中的优化方案。
五、预期成果
1.提出一种适用于高速中低S/N比GNSS信号的自适应滤波器算法，能够有效去除多普勒频移和多路径干扰影响。
2.提出一种基于跨时段协方差矩阵技术的低谱密度GNSS信号追踪算法，具有更高的跟踪性能和可靠性。
3.比较分析所提出算法与传统算法之间的优劣，并评估其在实际应用中的优化方案。
4.发表2篇以上高水平学术论文，同时具备申请相关专利的能力和条件。
六、进度安排
课题周期：12个月
第1-3个月：阅读文献资料，了解高动态载体GNSS信号跟踪技术研究现状，明确研究思路和方向。
第4-6个月：研究高动态环境下低谱密度GNSS信号的自适应滤波算法，探讨其制约因素和影响因素。
第7-9个月：基于跨时段协方差矩阵技术，提出一种新型的低谱密度GNSS信号追踪算法，并探究其对信号跟踪精度和可靠性的影响。
第10个月：通过数学模型仿真，评估所提出算法的有效性和优化方案，并进行论文初稿撰写。
第11个月：通过实验研究，验证所提出算法的可行性和优化方案，并进行论文修改和完善。
第12个月：撰写完成学术论文并提交发表，同时具备申请相关专利的条件。
七、参考文献
[1]郭帅,朱延平,李文.高动态下GNSS导航接收机多普勒影响研究[J].测绘与空间地理信息,2014,37(05):29-31.
[2]吕航,孙宁辉,李升成.基于平面匹配的高动态运动目标GNSS定位[J].系统工程与电子技术,2009,31(S2):157-160.
[3]郭嵩岳,陈建春,张廷林.基于ADMA的高动态GNSS信号仿真实验系统[J].宇航进展,2012,33(05):581-587.
[4]杨明霞,王中华,肖向峰,等.一种抗多普勒干扰的高动态GNSS跟踪技术[J].中国科学技术大学学报,2016,46(06):523-529.