卡尔曼滤波在高动态GPS接收机跟踪环路中的应用

摘要

跟踪环路是高动态接收机设计的核心环节。高动态环境下，跟踪环路要解决同时适应动态性能和保证跟踪精度的矛盾。传统的高动态接收机一般采用二阶锁频环(FLL)辅助三阶锁相环(PLL)的方法来实现高动态信号的跟踪。随着卡尔曼滤波技术的发展，扩展卡尔曼滤波(EKF)方法逐渐取代锁频辅助锁相成为高动态跟踪环路的一个研究新趋势。本文提出了保留原跟踪环路中的锁相环，用卡尔曼滤波器(KF)辅助锁相环(PLL)来实现高动态跟踪环路的方案，并将其与锁频环辅助锁相环的传统方法进行对比分析。该方法比一般的扩展卡尔曼算法简单，运算量小;同时比相同条件下的锁频辅助锁相算法能更好地适应动态性，整体跟踪性能更好。并且在信号越微弱的条件下，该环路的优势体现得越明显。文中给出了具体的设计方案，仿真结果及其分析。