一种高动态卫星信号跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109917428A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201711320849.7(22)申请日2017.12.12(71)申请人北京自动化控制设备研究所地址100074北京市丰台区云岗北区西里1号院(72)发明人左启耀王勋高亚豪洪诗聘胡文涛李峰(74)专利代理机构核工业专利中心11007代理人刘昕宇(51)Int.Cl.G01S19/29(2010.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种高动态卫星信号跟踪方法(57)摘要本发明属于跟踪方法，具体涉及一种高动态卫星信号跟踪方法。它包括：步骤一、求跟踪相位差；然后循环执行步骤二至步骤五，步骤二、建立离散状态方程；步骤三、求切换函数，步骤四、求载波相位估计值；步骤五、求控制律；步骤六、求NCO频率控制值；y(k)＝y(k-1)+u(k)；u(k)为步骤五计算出的参数，y(k)作为当前计算结果输出，同时该结果作为下一次循环时步骤二的参数值。本发明的有益效果是：本发明基于滑模变结构控制原理，提出一种变结构控制器，实现对高动态卫星导航信号载波跟踪。基于变结构控制器的载波跟踪环路，可对由高动态引起的多普勒频移信号进行稳定跟踪，满足弹载等高动态环境应用。CN109917428ACN109917428A权利要求书1/1页1.一种高动态卫星信号跟踪方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、求跟踪相位差得到锁相环鉴别器输出量phase_discri(k)然后循环执行步骤二至步骤五，步骤二、建立离散状态方程建立离散系统状态方程为x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)，其中A＝[0,1；0,1]，B＝[0；1]，x(0)和u(0)的值由外部给定，除第一次运算使用外部给定值之外，其余循环次数均采用x(k)＝[y(k-1)；y(k)]，其中y(k)为载波NCO控制频率，为最终滑模变结构控制器输出控制量，步骤三、求切换函数切换函数为s(k)＝Ce(R-x(k))，其中Ce＝[c,1]，滑模面参数c的值由外部给出，R为外部给定参数，步骤四、求载波相位估计值载波相位估计值为R1＝[r(k),r(k+1)]，r(k)＝y(k-1)+phase_disric(k)phase_disric(k)为步骤一得到参数；步骤五、求控制律控制律为-1u(k)＝(CeB)(CeR1-CeAx(k)-s(k)-ds(k))其中，Ce为步骤三参数，B为外部给定参数，R1为步骤四计算参数，，A为步骤二参数，其他参数分别为ds(k)＝-εTsgn(s(k))-qs(k)，趋近速度参数q，滑模面参数c，符号函数的增益参数ε，控制周期T，上述几个参数的典型值分别为，sgn表示取符号，步骤六、求NCO频率控制值载波NCO频率控制值为y(k)＝y(k-1)+u(k)u(k)为步骤五计算出的参数，y(k)作为当前计算结果输出，同时该结果作为下一次循环时步骤二的参数值。2CN109917428A说明书1/3页一种高动态卫星信号跟踪方法技术领域[0001]本发明属于跟踪方法，具体涉及一种高动态卫星信号跟踪方法。背景技术[0002]随着社会发展和科技的进步，卫星导航在社会、军事、经济、测绘等领域得到广泛应用。为了充分利用全球定位导航系统的技术优势，我国在此领域作了大量的研究和实现工作，并取得了非常明显的成果，尤其是在低、中动态领域。然而随着民用市场的推广和军事需求的快速发展，高铁、军民用飞机、导弹、航空航天等高动态载体的应用越来越广泛，如何对高动态环境下导弹、飞机、航空航天器等进行精确的定位导航，成为卫星导航领域研究的热点和重点。出于对国防、军事安全方面的考虑，美国等西方国家对高动态卫星信号的接收研究始终处于严格保密状态，以至于先进的技术不能够被其他国家合理的利用。因此，需要研究我国自己的卫星导航系统及相关的高动态跟踪技术，满足特殊民用行业及国防建设的需求。[0003]卫星信号载波跟踪是接收机基带信号处理的核心部分，是接收机正常工作的基石。只有正确估计载波多普勒频移，才能进行后期电文的解调、定位、授时和导航。信号跟踪的精度和稳定性直接影响导航定位系统的工作及整个接收载体的运动状态。如何能够快速准确的完成卫星信号的跟踪，尤其是高动态环境下卫星信号的跟踪是卫星导航定位系统研究的热点。因此研究高动态北斗卫星信号的跟踪技术，对我国民用和军用领域的导航应用都具有深远的意义。[0004]研究高动态环境下的卫星信号跟踪，最关键的是如何实现对卫星信号载波多普勒频移和伪码相位的精确估计。美国喷气推进实验室(JetPropulsionLaboratory，JPL)于20世纪80到90年代以GPS系统为基础，针对传统频域跟踪算法的缺陷，提出了许多载波参数的时域估计算法，且