分析了深空通信中高動態(tài)微弱信號載波跟蹤方法,提出并分析了載波跟蹤中狀態(tài)方程非線性與量測方程的非線性取舍問題,分析了濾波過程中影響高動態(tài)與低信噪比的決定因素,給出了兩個推論,提出了強(qiáng)跟蹤算法的必要性。并以此選擇了以傳統(tǒng)卡爾曼濾波(KF)為基礎(chǔ),以鎖相環(huán)(FLL)、無跡卡爾曼濾波(UKF)為輔助使用兩種工作模式來應(yīng)對不同環(huán)境。針對組合跟蹤環(huán)路狀態(tài)轉(zhuǎn)換過渡易出現(xiàn)的頻率階躍問題,給出新型環(huán)路的工作模式及切換門限的數(shù)學(xué)表達(dá)式,在環(huán)路中添加計算判別器,實時控制環(huán)路輸出的同時不浪費計算力地剔除了野值,提高了環(huán)路穩(wěn)定性。仿真表明,該新型環(huán)路算法與現(xiàn)有的算法相比有很好的低信噪高動態(tài)適應(yīng)能力,消除了切換峰值,剔除了野值。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)

本文提出的新型載波環(huán)路如圖1所示,在通常的低信噪比高動態(tài)環(huán)境下,使用強(qiáng)跟蹤KF算法進(jìn)行跟蹤,KF算法解決了動態(tài)性和跟蹤精度的矛盾問題,強(qiáng)跟蹤算法在一定程度上修正了算法模型的不準(zhǔn)確,增強(qiáng)算法的魯棒性。而在更低的信噪比下使用非線性濾波即強(qiáng)跟蹤UKF算法。FLL為環(huán)路提供初牽引。三者的....

圖2 工作模式示意

設(shè)定FLL工作時為狀態(tài)A,KF工作時為狀態(tài)B,UKF工作狀態(tài)為C。整個環(huán)路模式切換如2圖所示。本文提出的新型環(huán)路增加了一個計算判別模塊控制3種模式轉(zhuǎn)換,考慮到復(fù)雜度與環(huán)路鎖定速度,該模塊內(nèi)的算法應(yīng)盡量簡單,以求和運算、條件判斷為主,盡量避免出現(xiàn)乘法、指數(shù)運算及循環(huán)。計算判別模塊有....

圖3 主程序算法流程

綜合前文所討論計算判別器的功能,圖3給出了其主程序算法流程。4仿真校驗

圖4 低載噪比高動態(tài)信號載波跟蹤曲線

傳統(tǒng)的3階鎖相環(huán)無法跟蹤載噪比為25dB·Hz的高動態(tài)模型。在500ms處突然加入-25gn/s的加加速度。如圖4所示,在四維狀態(tài)模型下,加加速度無法實時精確跟蹤,明顯觀察到KF已然發(fā)散,強(qiáng)跟蹤UKF能最快回歸收斂。為對比在低信噪比時的性能,令輸入信號載噪比為25dB·Hz....

本文編號：4023031