gnss载波信号多环路自适应跟踪技术研究

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1、中图分类号：V249.3论文编号：102870318-SX142学科分类号：081101硕士学位论文GNSS载波信号多环路自适应跟踪技术研究研究生姓名赵宏宇学科、专业控制理论与控制工程研究方向卫星导航技术指导教师赖际舟教授许睿讲师南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonAdaptiveGNSSCarrierTrackin

2、gUsingMultipleLoopsAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyZhaoHongyuAdvisedbyProf.LaiJizhouandLecturerXuRuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包

3、含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着全球导航卫星系统的迅速发展，卫星导航接收机在很多领域得到了广泛的应用，应用的环境也日益复杂。在航空、航天等应用领域，由于大多数飞行器处于高动态的环境下，接收机与导航卫星之间的相对运动使接收机接收到的卫星信

4、号中包含很大的多普勒频移和频移变化率，如果跟踪过程中对多普勒频移估计不准，卫星信号中的载波信号无法准确剥离出来，接收机就会失去对卫星信号的锁定。此外，在大地测量、行人导航等应用领域，由于森林、峡谷、市区等环境使得卫星信号功率严重衰减，容易造成接收机跟踪失锁。为解决上述高动态环境下的载波跟踪失锁问题及弱信号环境下的载波跟踪失锁问题，要求卫星导航接收机具有高动态扩频能力和弱信号跟踪能力。因此，面对不同的应用需求，研发既能适应高动态环境又能适应弱信号环境跟踪的接收机，具有重要的工程应用价值。首先，论文从载波跟踪原理的研究出发，分析了载

5、波跟踪的动态应力误差和热噪声误差，为提高跟踪的动态适应性和噪声的抑制能力，分析了载波跟踪环的结构、参数、相干积分时间对载波跟踪性能的影响，为高动态和弱信号环境下载波跟踪算法的研究提供了理论分析依据。随后，针对弱信号环境下跟踪失锁的问题，提出了多环路并联融合的方案，方案考虑了载波环中锁相环、锁频环、长短相干积分时间的优缺点，通过融合不同结构和相干积分时间的环路，降低噪声对多普勒频移估计的影响，避免单个环路输出错误的多普勒频移而造成跟踪失锁。同时，针对高动态环境下跟踪失锁的问题，提出了变带宽的自适应跟踪算法，该算法基于模糊逻辑理论，

6、通过感知动态环境的变化，自适应地对带宽进行调整，提高了动态性能和跟踪精度。最后，针对高动态和弱信号环境下跟踪失锁的问题，提出了多环路并联自适应载波跟踪算法，该算法考虑了多环路融合算法在弱信号环境下跟踪的优点，并考虑了模糊自适应变带宽算法在高动态环境下跟踪的优点，提高了跟踪的动态性能和跟踪精度，通过构建仿真平台对该算法进行了验证。论文的研究为满足高动态和弱信号跟踪要求的通用接收机的研发提供了较好的参考方案，具有较好的工程应用价值。关键词：高动态，弱信号，载波跟踪，多环路，自适应IGNSS载波信号多环路自适应跟踪技术研究ABSTRA

7、CTSatellitenavigationreceivershavebeenwidelyusedinmanyfieldswiththerapiddevelopmentofglobalnavigationsatellitesystem(GNSS),andtheapplicationenvironmentisalsoincreasinglycomplicated.Inaerospaceandaerospaceapplications,mostaircraftsareinhighdynamicenvironments,thereisa

8、drasticrelativemovementbetweenthereceiverandthenavigationsatellite.Becauseoftherelativemovement,eachsatellitesignalreceivedbytherec