王丽黎，孙文鹏

(西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048)

高动态下GPS信号跟踪环路的仿真研究

王丽黎，孙文鹏

(西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048)

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；GPS信号跟踪；卡尔曼滤波

Abstract: The GPS signal tracking process is the core component of the GPS receiver. It is the process of accurately estimating the parameters obtained in the capture phase. It realizes the accurate synchronization of the local generated signal and the input signal. Based on the premise of high dynamic environment, this paper simulates the generation of GPS signals, changes the acceleration of satellite signals, simulates the Doppler shift caused by high dynamic motion, and uses the traditional tracking loop and the extended Kalman filter loop tracking signal respectively. The simulation results show that the extended Kalman filter tracking loop is more stable and the accuracy is improved.

Key words:high dynamic; GPS signal tracking; extended Kalman filter

0 引言

全球定位系统(GPS)是基于人造卫星的面向全球的全天候、高精度的定位和定时系统，在军民领域均具有广阔的用途和发展前景[1-2]。跟踪模块作为GPS接收机的核心部分，直接影响接收机的动态性、精度等性能指标。捕获阶段是对当前卫星信号载波频率和码相位的粗略估计，跟踪环路则逐步精细对这两个信号参量的估计，同时输出对信号的各种GPS测量值，并且解调出信号中的导航电文数据比特。在高动态的环境下，会导致载波上附加大的多普勒频移，导致载波跟踪环容易失锁，跟踪将不能正常进行。若为了跟踪到信号而加大跟踪环路带宽，这样又使得跟踪环路中的噪声加强，影响跟踪精度。

卡尔曼滤波器是目前应用最广泛的状态估计方法之一，其最大的优点是采用递归的方法来解决线性滤波的问题[3]。……