一种基于非线性滤波的卫星导航跟踪环路失锁检测方法

摘要

一种基于非线性滤波的卫星导航跟踪环路失锁检测方法：(1)确定卫星信号跟踪环路的状态量和观测量；(2)建立(1)对应的状态方程和观测方程；(3)在(2)的基础上建立卫星导航跟踪环路滤波器；(4)根据故障检测量的统计特性，设定虚警概率，确定在此情况下的检测门限；(5)设定环路更新周期，每进行一次环路更新时计算新息的协方差矩阵；(6)设定失锁检测周期，该检测周期为环路更新周期的整数倍，并不小于环路更新周期；(7)每进行一次检测时计算故障检测量，并将其与门限进行比较；(8)若故障检测量大于门限，重置环路滤波器。本发明给出了一种非线性滤波卫星导航跟踪环路的失锁检测方法，能够有效检测由观测量出现突变引起的跟踪环路失锁并及时重置滤波器，从而提高了非线性滤波卫星导航跟踪环路的容错性和鲁棒性。

主权项

一种基于非线性滤波的卫星导航跟踪环路失锁检测方法，其特征在于步骤如下：（1）确定卫星导航跟踪环路的状态量矩阵和观测量矩阵，其中所确定的状态量矩阵xk为待跟踪卫星信号的参数，包括码相位、多普勒频率、多普勒频率变化率、载波相位和载波幅度；所确定的观测量矩阵包括卫星信号和本地复现信号早码、及时码和晚码的相关结果；（2）建立以步骤（1）中状态量矩阵和观测量矩阵为未知量的状态方程xk+1＝f(xk)和观测方程zk＝h(xk)；其中状态方程和观测方程均为状态量矩阵的函数;（3）建立卫星导航跟踪环路，该跟踪环路由一个非线性滤波器所构成，非线性滤波器的输入为步骤（1）所确定的观测量矩阵，非线性滤波器输出为步骤（1）所确定的状态量矩阵相对应的估计值，并在步骤（2）所建立的状态方程和观测方程基础上构建滤波方程，滤波方程的目的是产生当前时刻的状态量估计更新值及估计误差协方差矩阵和下一时刻状态量估计的递推值及递推误差协方差矩阵，其中状态量估计更新值包含有观测量的信息，而递推值不包含观测量的信息;（4）在进行跟踪滤波与失锁检测之前预先设定检测门限，该检测门限由恒虚警准则确定，然后根据故障检测量的概率密度函数计算在此设定的检测门限；（5）设定环路更新周期，开始进行跟踪环路滤波，其滤波方程由步骤（3）确定，每进行一次环路更新时根据滤波器所输出的观测量更新和滤波方程计算滤波过程的新息，进而计算新息的协方差矩阵;（6）设定失锁检测周期，所述失锁检测周期为环路更新周期的整数倍，并不小于环路更新周期；设环路更新周期为tk，失锁检测周期td满足条件：td＝ntk，n＞1且n为整数;（7）当环路更新时刻满足失锁检测周期的整数倍时，在环路滤波的过程中进行失锁检测；否则不进行环路滤波检测;（8）若失锁检测量大于门限，则重置环路滤波器；（9）若失锁检测量小于门限，则继续跟踪直到数据处理完毕。