衛(wèi)星導航信號空時聯(lián)合矢量跟蹤技術研究.pdf

1、本研究主要針對導航信號的空時處理與矢量跟蹤結合問題進行研究，以提高衛(wèi)星導航接收機的抗干擾和復雜環(huán)境下的導航定位性能。主要內容包括：⑴研究了衛(wèi)星導航陣列信號的空時過程，分析了載波和PRN空時處理過程的特性，提出了在空時信號延時累加波束賦形中和最優(yōu)SINR等規(guī)則，改變了PRN碼相位延時特性所引入的類多徑效應所造成的PRN碼相關相位準確度下降和定位精度劣化。⑵提出了空時相干約束的方法，在對陣列信號進行空時處理前，通過空時約束，固定衛(wèi)星信號與接

2、收機估計信號的相位關系，削弱空時處理對PRN碼相關結果的影響，降低了空時處理引起的相位測量誤差。⑶針對陣列信號的特征，建立了陣元信號差相位檢測與陣列的位置姿態(tài)差的關系。使得陣列信號檢測過程具有明確的空間位置、姿態(tài)意義，方便與其它空間測量傳感器及卡爾曼濾波的融合。⑷研究了陣列導航信號和矢量跟蹤條件下，狀態(tài)向量、觀測向量的選取策略與方法，推導了狀態(tài)轉移矩陣和觀測矩陣。⑸研究了測距殘差的影響因素以及矢量跟蹤條件下的影響特性，在對測距殘差分類的

3、基礎上，提出殘差合并和估計方法，以剝離對陣列姿態(tài)和位置測量的影響。⑹提出了基于卡爾曼濾波的空時處理和矢量跟蹤的融合方法，建立了相關算法的處理模型。通過空時相干約束、陣列位姿檢測和觀測量預處理與殘差分類估計的方法，融合了衛(wèi)星導航信號空間特性與導航解算過程，降低了卡爾曼濾波的復雜性，提高了遞推濾波輸入的可靠性和穩(wěn)定性。同時，也降低了卡爾曼濾波融合其它導航定位傳感器的復雜性。⑺設計了適用于導航信號陣列處理的硬件平臺。論文選取了直接下變頻射頻前

4、端、多通道AD和可編程SoC器件，搭建了實驗平臺，部署了相關算法，并進行了初步的定位精度測試。
　　本研究創(chuàng)新點在于：①提出了利用空時相干約束，解決由于陣列信號的空時處理造成的精度下降問題；②建立了天線陣列位置姿態(tài)偏差與導航信號相位檢測的解析關系，獲得了具有明確空間幾何意義的觀測量，對實現(xiàn)基于空間幾何測量的異種導航定位傳感器組合具有重要意義。③提出了空時處理與矢量跟蹤融合的衛(wèi)星導航定位解算方法，充分利用了衛(wèi)星導航信號的空時特性，實