CN104614739A - 基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法。该方法通过利用北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理。此外，利用B1及B2信号的多普勒频移变化与接收机自身运动状态紧密关联特性设计了导航抗干扰滤波器，并利用校正后的导航状态与卫星星历数据进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点信号的联合跟踪处理及导航解算，提高北斗卫星导航系统终端在信号干扰及动态环境下的导航及定位性能。

Description

基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，属于卫星导航定位及接收机信号处理的技术领域。

背景技术

北斗多频接收机为北斗卫星导航系统的用户终端设备，其跟踪技术负责完成对接收信号的跟踪、解调及测量，为后续接收机的导航定位功能提供支撑，因此，北斗多频接收机中信号的跟踪性能对接收机的整体性能起着决定性作用。

随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)的建设与应用，北斗导航接收机可实现全天时、全天候的连续导航功能，从而成为近年来以及未来相当长一段时期内航空、陆地、海洋等多个领域导航的主要手段和途径。目前大多的北斗多频接收机采用B1及B2信号独立跟踪处理的解调方式，如何进行北斗多频接收机信号联合处理问题是北斗多频接收机研究人员仍在研究的一个技术方向，根据北斗卫星导航系统管理办公布的ICD文件，北斗卫星导航系统B1和B2频点开放支路信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生，因此，可利用北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理。此外，目前已有的北斗接收机采用标量跟踪环路结构，每一通道环路各自对捕获后分配的可见卫星信号进行独立跟踪处理，忽略了卫星信号与接收机位置、速度等状态间固有的信息相关性，在一些复杂环境下，跟踪环路易受载体动态及信号干扰影响而发生失锁情况，从而影响接收机正常跟踪甚至导航定位能力，因此，研究新的北斗多频接收机基带信号跟踪处理方法与技术对提高北斗卫星导航系统终端的性能有着重要意义。

发明内容

本发明目的在于，针对目前北斗多频接收机传统跟踪方法未能充分利用不同频点信号的多普勒频移变化之间内在关联，以及跟踪环路易受影响这两个方面，提供了一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，能提高北斗卫星导航系统终端在信号干扰及动态环境下的导航及定位性能。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，包括以下步骤：

(1)北斗多频接收机射频前端利用两组下变频转换模块将天线接收到的B1及B2频点的北斗卫星射频信号同时进行带通滤波、信号放大、模拟混频处理、低通滤波、AD转换及采样后，完成射频信号的下变频处理，最后射频前端输出数字中频信号，并将该中频信号通过串口传输至北斗多频接收机基带信号处理单元；

(2)北斗多频接收机基带信号处理单元分别利用北斗B1及B2频点测距码发生模块生成北斗卫星导航系统星座中卫星对应的复制测距码序列，同时利用复制载波生成模块产生复制载波信号，并针对复制测距码的相位及复制载波的频率这两个参数进行二维扫描式搜索，然后经过相关结果检测来判定该颗卫星是否可见，完成对可见星的搜索及对应测距码相位及载波频率的捕获；

(3)将步骤(2)中捕获到的可见星测距码相位及载波频率传输至北斗多频接收机跟踪单元，跟踪单元首先分别对北斗B1及B2频点的可见星信号进行独立跟踪处理，跟踪单元输出导航电文经位同步及帧同步后送至星历解调及导航解算模块，完成星历参数及接收机运动状态的解算，然后进行联合跟踪方式切换条件的判定；

(4)北斗多频接收机基带信号处理单元对接收的卫星信号进行以上过程实时的处理，待解出一次完整的导航电文后，可获得较全的星历及历书参数，此时先利用载噪比进行信号强度的判别，再确定进入联合跟踪方式的切换条件：如信号强度较好，即载噪比大于或等于40dB-Hz，可切换跟踪方式为B1及B2信号联合跟踪，此时同一通道的B1及B2信号的环路鉴相器输出送至通道联合跟踪滤波器中，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理，如信号强度较弱，即载噪比小于40dB-Hz，则继续采用原有的独立跟踪方式；

(5)利用步骤(4)中联合跟踪滤波器输出的测距码相位差及载波相位差计算出观测量，并送至导航抗干扰滤波器，导航抗干扰滤波器将北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪结果与导航解算功能耦合在一起，利用捕获到可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间的紧密关联特性，实现对可见卫星信号的联合跟踪与导航解算，最终经导航抗干扰滤波器状态估计值校正后输出稳健的导航解算结果；

(6)结合步骤(5)中获得的导航解算结果，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化与北斗多频接收机自身运动状态间紧密关联特性，进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，由于环路复制信号借助了接收机自身导航状态进行辅助跟踪，因此可提高北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。

本发明与现有技术相比充分利用了北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，提供了一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，通过对北斗多频接收机联合跟踪滤波器及导航抗干扰滤波器的构建，利用北斗多频接收机中多颗可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间相互关联，实现了北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪与导航解算功能的紧密耦合，最后给出了北斗多频接收机跟踪环路复制信号码相位变化量和载波频率控制量的估计方法，提高了北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。

本发明提供的跟踪方法具有以下优点：(1)提供了北斗多频接收机对B1及B2信号的联合跟踪功能；(2)提供了北斗多频接收机多通道可见星信号联合跟踪与导航解算的耦合方法；(3)提供了北斗多频接收机跟踪环路复制信号码相位变化量和载波频率控制量的新型估计方法，提高了北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。

附图说明

图1是本发明的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法流程图；

图2是本发明的联合跟踪方式信息处理流程图；

图3是本发明的导航抗干扰滤波器工作流程图；

图4是本发明对应的信号干扰环境下B1及B2信号的联合跟踪结果图；

图5是本发明对应的信号干扰环境下采用独立跟踪与联合跟踪方法定位结果图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术内容进行详细说明：

如图1所示，本发明的原理是：通过利用北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对北斗卫星导航系统B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理，此外，利用B1及B2信号的多普勒频移变化与接收机自身运动状态紧密关联特性设计了导航抗干扰滤波器，并利用校正后的导航状态与卫星星历数据进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点信号的联合跟踪处理及导航解算，提供一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法。具体实施方法如下：

(1)北斗多频接收机射频前端将天线接收到的B1及B2频点的北斗卫星射频信号进行带通滤波、信号放大、模拟混频处理、低通滤波、AD转换及采样后，完成射频信号的下变频处理，其中，两组射频模块使用的本地振荡频率不同，B1为1518.8MHz，B2为1173.48MHz，并经过两级混频，最后由北斗多频接收机射频前端同时输出B1及B2两组数字中频信号，并将中频信号通过串口传输至北斗多频接收机基带信号处理单元；

(2)北斗多频接收机基带信号处理单元分别利用北斗B1及B2频点测距码发生模块生成北斗卫星导航系统星座中卫星对应的复制测距码序列，同时利用复制载波生成模块产生复制载波信号，并针对复制测距码的相位及复制载波的频率这两个参数进行二维扫描式搜索，然后经过相关结果检测来判定该颗卫星是否可见，完成对可见星的搜索及对应测距码相位及载波频率的捕获；

(3)将步骤2中捕获到的可见星测距码相位及载波频率传输至北斗多频接收机跟踪单元，跟踪单元首先分别对北斗B1及B2频点的可见星信号进行独立跟踪处理，跟踪单元输出导航电文经位同步及帧同步后送至星历解调及导航解算模块，完成星历参数及接收机运动状态的解算，然后进行联合跟踪方式切换条件的判定；

具体判定方法为，首先判别是否获得完整的星历参数，接着判别是否获得接收机解算的自身运动状态，包括三维位置及三维速度信息，当满足以上两个条件时，最后利用载噪比进行信号强度的判别，可见步骤4；

(4)北斗多频接收机基带信号处理单元对接收的卫星信号进行以上过程实时的处理，待解出一次完整的D1导航电文后，可获得较全的星历及历书参数，此时先利用载噪比进行信号强度的判别，再确定后续不同跟踪方式的切换条件：如信号强度较好，一般认为载噪比大于或等于40dB-Hz，可切换跟踪方式为B1及B2信号联合跟踪，此时同一通道的B1及B2信号的环路鉴相器输出送至通道联合跟踪滤波器中，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点上中频信号的联合跟踪处理，如信号强度较弱，一般认为载噪比小于40dB-Hz，则继续采用原有的独立跟踪方式；

其中，联合跟踪滤波器需利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联予以实现，这种内在关联过程及结果归纳为：

设k时刻第j颗可见星对应的B1及B2信号的多普勒频移分别用f_B1d,j,k及f_B2d,j,k表示，下标j代表为捕获到的第j颗北斗可见星所属参量，而k-1到k时刻多普勒频移的变化量分别用Δf_B1d,j,k及Δf_B2d,j,k表示，由于B1和B2频点开放支路信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生，且B1信号的标称载波频率为1561.098MHz，用f_B1表示，B2信号的标称载波频率为1207.14MHz，用f_B2表示，则存在以下内在关联：

$\frac{f_{B1d,j,k}}{f_{B2d,j,k}}=\frac{f_{B1d,j,k-1}+{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}}{f_{B2d,j,k-1}+{\mathrm{\Δf}}_{B2d,j,k}}=\frac{f_{B1}}{f_{B2}}$

同时，k-1时刻的B1及B2信号的多普勒频移也存在以上关系，用下式表示：

$\frac{f_{B1d,j,k-1}}{f_{B2d,j,k-1}}=\frac{f_{B1}}{f_{B2}}$

可进一步推导出以下结果：

$\begin{array}{c}\frac{f_{B1d,j,k-1}+{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}}{f_{B2d,j,k-1}{\mathrm{\Δf}}_{B2d,j,k}}=\frac{f_{B1}}{f_{B2}}\\ \⇒\frac{{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}}{{\mathrm{\Δf}}_{B2d,j,k}}=\frac{f_{B1}}{f_{B2}}\\ \⇒{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}=\frac{f_{B1}}{f_{B2}}\·{\mathrm{\Δf}}_{B2d,j,k}\end{array}$

此外，由于k-1到k时刻的B1信号多普勒频移变化量可用下式获得：

${\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}=\frac{f_{B2}}{f_{B1}}{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k-1}+\frac{f_{B2}}{f_{B1}}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j,k-1}{T}_c$

因此，最后可获得B2信号多普勒频移变化量与B1信号多普勒频移变化量之间的内在关系为：

${\mathrm{\Δf}}_{B2d,j,k}=\frac{f_{B2}}{f_{B1}}{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k}=\frac{f_{B2}}{f_{B1}}{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j,k-1}+\frac{f_{B2}}{f_{B1}}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j,k-1}{T}_c$

其中，为B1信号多普勒频移变化量从k-1时刻到k时刻的变化率，T_c为联合跟踪滤波器工作周期。利用上述关系，可建立北斗多频接收机B1与B2基带信号联合跟踪滤波器的模型，联合跟踪滤波器采用Kalman滤波方法实现，实现过程中需首先确定具体的观测矢量及状态矢量，并建立联合跟踪滤波器观测模型及状态模型。实现步骤具体包括：

1)建立联合跟踪滤波器观测模型

联合跟踪滤波器观测矢量为各颗可见星跟踪环路码鉴相器及载波鉴相器输出的码相位偏差及载波相位偏差，k时刻第j颗可见星的码相位偏差用δφ_j,k表示，载波相位偏差用δθ_j,k表示，综合考虑码及载波跟踪环路的鉴相器性能、工程实现复杂性、运算量等因素，采用同类码鉴相器及载波鉴相器分别进行B1与B2信号的码相位偏差及载波相位偏差鉴别。

其中，码鉴相器计算公式如下：

${\mathrm{\δ\φ}}_{j,k}=\left[\frac{2.046\×{10}^6{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{el}}-4}{\mathrm{\β}\×4.092\×{10}^6}\right]\×\frac{\sqrt{I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2}-\sqrt{I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2}}{\sqrt{I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2}+\sqrt{I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2}}$

载波环路鉴相器计算公式如下：

${\mathrm{\δ\θ}}_{j,k}=\left\{\begin{array}{cc}-\arctan 2[Q_{j,E\left(k\right)},I_{j,E\left(k\right)}]+\mathrm{n\π}& \mathrm{if}[I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2]\≤[I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2]\\ -\arctan 2[Q_{j,L\left(k\right)},I_{j,L\left(k\right)}]+\mathrm{n\π}& \mathrm{if}[I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2]>[I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2]\end{array}\right.$

其中，I_j,E(k)、Q_j,E(k)分别为k时刻第j颗可见星的同相及正交支路的超前相关结果输出，I_j,L(k)、Q_j,L(k)分别为同相及正交支路的滞后相关结果输出，n取值为0或1，具体数值与arctan2[Q_E(k),I_E(k)]相关，最终令δθ_j,k结果在0～π范围内。Δt_el为码环中超前码与滞后码的码片间隔，一般可取值为1，β为获得真实的码相位偏差所需的码自相关函数调节因子，一般可取值为0.8～1。

观测模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\end{array}\right]}_{k+1}=\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& \frac{1}{2}{T}_c& \frac{1}{6}{T_c}^2\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\Δf}}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_k+V_{j,k}$

其中，下标B1及B2代表为北斗B1及B2信号所属参量，V_j,k为k时刻第j

颗可见星联合跟踪滤波器观测矢量的观测噪声序列。

2)建立联合跟踪滤波器状态模型

联合跟踪滤波器状态量为：

$x_p=\left(\begin{array}{cccccc}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}& {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}& {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}& {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}& {\mathrm{\Δf}}_{B1d,j}& \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right)$

状态模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\Δf}}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_{k+1}=\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& \frac{1}{763}{T}_c& 0\\ 0& 1& 0& 0& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}\frac{1}{763}{T_c}^2& 0\\ 0& 0& 1& 0& T_c& \frac{1}{2}{T_c}^2\\ 0& 0& 0& 1& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}{T}_c& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}\frac{1}{2}{T_c}^2\\ 0& 0& 0& 0& 1& T_c\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\Δf}}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_k+\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]W_{j,k}$

其中，W_j,k为k时刻第j颗可见星的联合跟踪滤波器状态量的状态噪声。此处，该联合跟踪滤波器设计的最大特点在于，可以直接精确估计出B1及B2信号的码相位偏差、载波相位偏差及载波频率偏差，从而为后续的导航抗干扰滤波器提供观测信息。

3)利用kalman滤波原理进行状态估计

根据常规kalman滤波的基本原理，对联合跟踪滤波器的状态矢量进行推算，由于kalman滤波实现过程中采用递推算法，因此，一般只需存储前一个历元的状态参数估值，而无须存储所有历史观测信息，因此具有很高的计算效率，并可进行实时估计。

(5)利用步骤4中联合跟踪滤波器输出的测距码相位差及载波相位差计算出观测量，并送至导航抗干扰滤波器，导航抗干扰滤波器将北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪结果与导航解算功能耦合在一起，实现对可见卫星信号的联合跟踪与导航解算，最终经导航抗干扰滤波器状态估计值校正后输出稳健的导航解算结果；

其中，导航抗干扰滤波器实现需建立相应的状态模型及观测模型，完成接收机的导航解算及定位功能。

a)建立状态模型时，利用北斗多频接收机导航解算的位置误差δx_r,δy_r,δz_r、速度误差钟差δt_r及钟漂δf_r作为系统状态量，具体形式如下：

$X_k={\left[\begin{array}{cccccccc}{\mathrm{\δx}}_r& {\mathrm{\δy}}_r& {\mathrm{\δz}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r& {\mathrm{\δt}}_r& {\mathrm{\δf}}_r\end{array}\right]}_k$

系统的离散状态方程为：

X_k＝φ_k,k-1X_k-1+Γ_k-1W_k-1

其中，φ_k,k-1为k-1时刻至k时刻的一步转移阵，具体表达式如下式所示：

$\mathrm{\φ}=\left[\begin{array}{cccc}{I}_{3\×3}& T_d\×I_{3\×3}& 1_{3\×1}& 0_{3\×1}\\ 0_{3\×3}& I_{3\×3}& 0_{3\×1}& 1_{3\×1}\\ 0& 0& 1& T_d\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

Γ_k-1为k-1时刻导航抗干扰滤波器系统噪声驱动阵，W_k为系统动态噪声序列，

I为单位矩阵。

b)导航抗干扰滤波器观测量为由北斗多频接收机联合跟踪滤波器中输出的捕获到的可见星对应的B1及B2信号码相位偏差转换求和得伪距测量偏差量，以及载波频率偏差转换求和得到伪距率测量偏差量所组成的矢量。由第j颗可见星对应的B1及B2信号码相位偏差转换求和得到的伪距测量偏差量可以通过下式推算出来：

δρ_j＝δρ_B1,j+δρ_B2,j＝λ_code×δφ_B1,j+λ_code×δφ_B2,j

其中，λ_code为B1及B2信号的伪码波长，此处的伪距为经双频接收机经电离层延时校正后的观测量，利用第j颗可见星对应的B1及B2信号载波频率偏差转换求和得到的伪距率测量偏差量计算如下式所示。

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_j=\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_{B1,j}+\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_{B2,j}={\mathrm{\λ}}_{B1}\×\frac{{\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}}{{2\mathrm{\πT}}_d}+{\mathrm{\λ}}_{B2}\×\frac{{\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}}{2\mathrm{\π}{T}_d}$

其中，λ_B1及λ_B2分别为B1及B2信号的载波波长，T_d为导航抗干扰滤波器的工作周期。

观测模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\ρ}}_1\\ ...\\ {\mathrm{\δ\ρ}}_j\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_1\\ ...\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_j\end{array}\right]}_k=\left[\begin{array}{cccccccc}{2e}_{11}& {2e}_{12}& {2e}_{13}& 0& 0& 0& 2c& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ {2e}_{j1}& {2e}_{j2}& {2e}_{j3}& 0& 0& 0& 2c& 0\\ 0& 0& 0& {2e}_{11}& {2e}_{12}& {2e}_{13}& 0& 2c\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& 0& {2e}_{j1}& {2e}_{j2}& {2e}_{j3}& 0& 2c\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δx}}_r\\ {\mathrm{\δy}}_r\\ {\mathrm{\δz}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r\\ {\mathrm{\δt}}_r\\ {\mathrm{\δf}}_r\end{array}\right]}_k+V_{\mathrm{nav},j,k}$

其中，c为光在真空中的传播速度，V_nav,j,k为k时刻导航抗干扰滤波器观测矢量的观测噪声序列，e_j1,e_j2,e_j3为第j颗可见星与接收机视线方向上的径向矢量，可由下式计算：

$e_{j1}=\frac{x_r-x_s}{r_{j,k}},e_{j2}=\frac{y_r-y_s}{r_{j,k}},e_{j3}=\frac{z_r-z_s}{r_{j,k}}$

上式中，x_r,y_r,z_r为通过导航解算获得的载体位置，x_s,y_s,z_s为通过星历信息解算获得的第j颗可见星位置，r_j,k为k时刻第j颗可见星与接收机之间的欧式几何距离值。最后，利用kalman滤波原理估计出的状态量对接收机导航结果进行校正。

导航抗干扰滤波器实现利用捕获到可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间的紧密关联特性，具体特性如下：

λ_code×δφ_B1,j＝e_j1δx_r+e_j2δy_r+e_j3δz_r+c×δt_r

λ_code×δφ_B2,j＝e_j1δx_r+e_j2δy_r+e_j3δz_r+c×δt_r

${\mathrm{\λ}}_{B1}\×{\mathrm{\Δf}}_{B1d,j}=e_{j1}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r+e_{j2}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r+e_{j3}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r+c\×{\mathrm{\δf}}_r$

${\mathrm{\λ}}_{B2}\×{\mathrm{\Δf}}_{B2d,j}=e_{j1}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r+e_{j2}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r+e_{j3}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r+c\×{\mathrm{\δf}}_r$

在任意时刻，接收机具有唯一的位置和速度，为了对各个通道信号进行联合跟踪处理，需利用以上提出的多颗可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间紧密关联的桥梁，通过导航抗干扰滤波器将北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪与导航解算功能耦合在一起，能够在多通道信号联合跟踪的同时给出接收机的导航定位结果，实现对各路卫星信号的联合跟踪与控制。

(6)结合步骤5中获得的导航解算结果，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化与北斗多频接收机自身运动状态间紧密关联特性，进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，由于环路复制信号借助了接收机自身导航状态进行辅助跟踪，因此可提高北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能；

其中，北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，需利用校正后的导航状态与卫星星历数据对第j颗可见星对应的B1及B2信号的码相位变化量和载波频率进行估计，从而增强北斗多频接收机对B1及B2信号联合跟踪的抗干扰能力。

跟踪环路复制信号具体控制方式为：

第j颗可见星对应的B1及B2信号码相位变化量估计方法步骤如下：

1)利用校正后的k及k+1时刻接收机位置计算伪距变化量估值：

Δρ_B1,j,k+1≈Δr_k+1+c(Δδt_r,k+1-Δδt_s,k+1)+Δε_B1,j

Δρ_B2,j,k+1≈Δr_k+1+c(Δδt_r,k+1-Δδt_s,k+1)+Δε_B2,j

2)利用伪距增量估值计算信号发射时间变化量估值：

${\mathrm{\Δt}}_{T,B1,j,k+1}\≈{\mathrm{\Δt}}_{u,k+1}-\frac{{\mathrm{\Δ\ρ}}_{B1,j,k+1}}{c}$

${\mathrm{\Δt}}_{T,B2,j,k+1}\≈{\mathrm{\Δt}}_{u,k+1}-\frac{{\mathrm{\Δ\ρ}}_{B2,j,k+1}}{c}$

3)利用信号发射时间增量计算码相位变化量估值：

Δφ_B1,j,k+1≈f_code×0.001-f_code×Δt_T,B1,j,k+1

Δφ_B2,j,k+1≈f_code×0.001-f_code×Δt_T,B2,j,k+1

其中，Δr_k+1为k到k+1时刻卫星与接收机之间的几何距离变化量，Δδt_r,k+1为k到k+1时刻接收机钟差变化量，Δδt_s,k+1为k到k+1时刻卫星钟差变化量，Δε_B1,j及Δε_B1,j为第j颗可见星对应的B1及B2信号传播延时小量。Δε_B1,j为k到k+1时刻接收机接收信号时间变化量，f_code为B1及B2信号的伪码基准频率。

第j颗可见星对应的B1及B2信号载波频率估计方法如下：

$f_{\mathrm{carr},B1,k+1}^j=f_{\mathrm{IF}}+{({\tilde{V}}_{r,k+1}-V_{s,k+1}^j)}^T\·\frac{X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}}{|X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}|}\·\frac{f_{B1}}{c}+{\mathrm{\δf}}_{r,k+1}\·f_{B1}$

$f_{\mathrm{carr},B2,k+1}^j=f_{\mathrm{IF}}+{({\tilde{V}}_{r,k+1}-V_{s,k+1}^j)}^T\·\frac{X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}}{|X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}|}\·\frac{f_{B2}}{c}+{\mathrm{\δf}}_{r,k+1}\·f_{B2}$

其中，f_IF为北斗多频接收机中频信号的基准频率，及分别为k+1时刻由星历信息解算获得的第j颗可见卫星即时位置矢量和速度矢量，及分别为k+1时刻北斗多频接收机解算得到的自身即时位置矢量和速度矢量。

最后，需利用抗干扰控制量控制下一周期B1及B2信号联合跟踪环路的复制码及载波信号生成，继续联合跟踪处理，直至接收机停止工作。

实施例

本实施例基于北斗多频接收机将天线接收到的B1及B2频点北斗卫星信号经射频前端下变频处理后转换为数字中频信号，并将该卫星中频信号通过串口传输至北斗多频接收机基带信号处理单元，基带信号处理单元分别利用北斗B1及B2频点测距码发生模块生成北斗卫星导航系统星座中卫星对应的复制测距码序列，同时利用复制载波生成模块产生复制载波信号，并针对复制测距码的相位及复制载波的频率这两个参数进行二维扫描式搜索，然后完成对可见星的搜索及对应测距码相位及载波频率的捕获。

然后捕获到的可见星测距码相位及载波频率传输至北斗多频接收机跟踪单元，跟踪单元首先分别对北斗B1及B2频点的可见星信号进行独立跟踪处理，处理周期为1ms，跟踪单元输出导航电文实时经位同步及帧同步后送至星历解调及导航解算模块，导航解算周期为1s，待解出一次完整的D1导航电文后，约14分钟，可获得较全的星历及历书参数，此时进行独立跟踪向联合跟踪切换条件的判别，首先判别是否获得完整星历参数，接着判别是否获得接收机解算的自身状态，包括三维位置及三维速度信息，当满足以上两个条件时，最后利用载噪比进行信号强度以及是否切换的判别，当切换至联合跟踪模式后，将停止判别，但仍继续测量信号载噪比信息，直至信号强度较弱导致环路信号失锁后，采取重捕及跟踪重置操作。联合跟踪滤波器利用北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现对B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理，其工作周期为1ms，然后将联合跟踪滤波器输出进行转换平均后送至导航抗干扰滤波器，作为其观测量，导航抗干扰滤波器将联合跟踪结果与导航解算功能进行耦合，其工作周期为100ms，输出导航状态偏差估计值，利用估计值对导航状态进行校正，然后通过校正后的导航状态与卫星星历信息对第j颗可见星对应的B1及B2信号码相位变化量和载波频率进行估计，控制下一周期B1及B2信号联合跟踪环路的复制码及载波信号生成，继续联合跟踪处理，维持接收机的持续工作能力及提高抗干扰能力。

对基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法进行实验，得出有益的结论，提供相关流程图如图1～3所示，所提供方法的实验结果如图4～5所示。

图1是本发明的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法流程图，包括了天线接收信号的下变频处理、可见星搜索及捕获、跟踪单元独立跟踪信号及星历参数和接收机状态解算、联合跟踪方式切换、导航抗干扰滤波器处理、跟踪环路复制信号控制量估计及下一周期联合跟踪处理循环；

图2是本发明的联合跟踪方式信息处理流程图，说明了联合跟踪单元的信息处理流程，包括观测模型及状态模型建立、观测矢量读取、kalman滤波处理等；

图3是本发明的导航抗干扰滤波器工作流程图，说明了导航抗干扰滤波器信息处理流程图；

图4是本发明对应的信号干扰环境下B1及B2信号的联合跟踪结果图，从图中可以看出，当接收机工作时间至440s时，出现外部噪声信号干扰，独立跟踪载波频率结果出现扰动情况，而采用联合跟踪方法扰动较小，能适应外部干扰。

图5是本发明对应的信号干扰环境下采用独立跟踪与联合跟踪方法的定位结果，通过图中可以看出，采用独立跟踪方式时，受干扰信号影响，定位结果出现一些扰动误差，而采用联合跟踪方式的定位结果则较为稳定平滑。

Claims (7)

1.基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

(1)北斗多频接收机射频前端利用两组下变频转换模块将天线接收到的B1及B2频点的北斗卫星射频信号同时进行带通滤波、信号放大、模拟混频处理、低通滤波、AD转换及采样后，完成射频信号的下变频处理，最后射频前端输出数字中频信号，并将该中频信号通过串口传输至北斗多频接收机基带信号处理单元；

(2)北斗多频接收机基带信号处理单元分别利用北斗B1及B2频点测距码发生模块生成北斗卫星导航系统星座中卫星对应的复制测距码序列，同时利用复制载波生成模块产生复制载波信号，并针对复制测距码的相位及复制载波的频率这两个参数进行二维扫描式搜索，然后经过相关结果检测来判定该颗卫星是否可见，完成对可见星的搜索及对应测距码相位及载波频率的捕获；

(3)将步骤(2)中捕获到的可见星测距码相位及载波频率传输至北斗多频接收机跟踪单元，跟踪单元首先分别对北斗B1及B2频点的可见星信号进行独立跟踪处理，跟踪单元输出导航电文经位同步及帧同步后送至星历解调及导航解算模块，完成星历参数及接收机运动状态的解算，然后进行联合跟踪方式切换条件的判定；

(4)北斗多频接收机基带信号处理单元对接收的卫星信号进行以上过程实时的处理，待解出一次完整的导航电文后，可获得较全的星历及历书参数，此时先利用载噪比进行信号强度的判别，再确定进入联合跟踪方式的切换条件：如信号强度较好，即载噪比大于或等于40dB-Hz，可切换跟踪方式为B1及B2信号联合跟踪，此时同一通道的B1及B2信号的环路鉴相器输出送至通道联合跟踪滤波器中，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理，如信号强度较弱，即载噪比小于40dB-Hz，则继续采用原有的独立跟踪方式；

(5)利用步骤(4)中联合跟踪滤波器输出的测距码相位差及载波相位差计算出观测量，并送至导航抗干扰滤波器，导航抗干扰滤波器将北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪结果与导航解算功能耦合在一起，利用捕获到可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间的紧密关联特性，实现对可见卫星信号的联合跟踪与导航解算，最终经导航抗干扰滤波器状态估计值校正后输出稳健的导航解算结果；

(6)结合步骤(5)中获得的导航解算结果，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化与北斗多频接收机自身运动状态间紧密关联特性，进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，由于环路复制信号借助了接收机自身导航状态进行辅助跟踪，因此可提高北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。

2.根据权利要求1所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于，步骤(1)所述两组下变频转换模块使用的本地振荡频率不同，频点B1采用的频率为1518.8MHz，频点B2采用的频率为1173.48MHz，并经过两级混频，最后由北斗多频接收机射频前端同时输出B1及B2两组数字中频信号。

3.根据权利要求1或2所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于，步骤(3)所述联合跟踪方式切换条件的判定方法为：首先判别是否获得完整的星历参数，接着判别是否获得接收机解算的自身运动状态，包括三维位置及三维速度信息，当满足以上两个条件时，最后利用载噪比进行信号强度的判别：如信号强度较好，即载噪比大于或等于40dB-Hz，可切换跟踪方式为B1及B2信号联合跟踪，此时同一通道的B1及B2信号的环路鉴相器输出送至通道联合跟踪滤波器中，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点上中频信号的联合跟踪处理，如信号强度较弱，即载噪比小于40dB-Hz，则继续采用原有的独立跟踪方式；当切换至联合跟踪模式后，将停止判别，但仍继续测量信号载噪比信息，直至信号强度较弱导致环路信号失锁后，采取重捕及跟踪重置操作。

4.根据权利要求1或2所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于，步骤(4)所述B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联关系为：

$\mathrm{\Δ}{f}_{B2d,j,k}=\frac{f_{B2}}{f_{B1}}\mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j,k}=\frac{f_{B2}}{f_{B1}}\mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j,k-1}+\frac{f_{B2}}{f_{B1}}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j,k-1}{T}_c$

其中，为B1信号多普勒频移变化量从k-1时刻到k时刻的变化率，下标j代表为捕获到的第j颗北斗可见星所属参量，f_B1是B1频点开放支路信号的标称载波频率，为1561.098MHz，f_B2是B2频点开放支路信号的标称载波频率，为1207.14MHz，T_c为联合跟踪滤波器工作周期；

基于上述内在关联关系，所述通道联合跟踪滤波器采用Kalman滤波方法实现，实现的步骤具体包括：

1)建立联合跟踪滤波器观测模型

联合跟踪滤波器观测矢量为各颗可见星跟踪环路码鉴相器及载波鉴相器输出的码相位偏差及载波相位偏差，k时刻第j颗可见星的码相位偏差用δφ_j,k表示，载波相位偏差用δθ_j,k表示，综合考虑码及载波跟踪环路的鉴相器性能、工程实现复杂性和运算量因素，采用同类码鉴相器及载波鉴相器分别进行B1与B2信号的码相位偏差及载波相位偏差鉴别，其中，码鉴相器计算公式如下：

$\mathrm{\δ}{\mathrm{\φ}}_{j,k}=\left[\frac{2.046\×{10}^6\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{el}}-1}{\mathrm{\β}\×4.092\×{10}^6}\right]\×\frac{\sqrt{I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2}-\sqrt{I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2}}{\sqrt{I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2}+\sqrt{I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2}}$

载波环路鉴相器计算公式如下：

${\mathrm{\δ\θ}}_{j,k}=\left\{\begin{array}{cc}-\arctan 2[Q_{j,E\left(k\right)},I_{j,E\left(k\right)}]+\mathrm{n\π}& \mathrm{if}[I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2]\≤[I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2]\\ -\arctan 2[Q_{j,L\left(k\right)},I_{j,L\left(k\right)}]+\mathrm{n\π}& \mathrm{if}[I_{j,L\left(k\right)}^2+Q_{j,L\left(k\right)}^2]>[I_{j,E\left(k\right)}^2+Q_{j,E\left(k\right)}^2]\end{array}\right.$

其中，I_j,E(k)、Q_j,E(k)分别为k时刻第j颗可见星的同相及正交支路的超前相关结果输出，I_j,L(k)、Q_j,L(k)分别为同相及正交支路的滞后相关结果输出，n取值为0或1，具体数值与arctan2[Q_E(k),I_E(k)]相关，最终令δθ_j,k结果在0～π范围内；Δt_el为码环中超前码与滞后码的码片间隔，β为获得真实的码相位偏差所需的码自相关函数调节因子；

观测模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ \mathrm{\δ}{\mathrm{\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ \mathrm{\δ}{\mathrm{\θ}}_{B2,j}\end{array}\right]}_{k+1}\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& \frac{1}{2}{T}_c& \frac{1}{6}{T}_c^2\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ \mathrm{\δ}{\mathrm{\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ \mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_k+V_{j,k}$

其中，下标B1及B2代表为北斗B1及B2信号所属参量，V_j,k为k时刻第j颗可见星联合跟踪滤波器观测矢量的观测噪声序列；

2)建立联合跟踪滤波器状态模型

联合跟踪滤波器状态量为：

$x_p=\left(\begin{array}{cccccc}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}& {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}& {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}& {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}& \mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j}& \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right)$

状态模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ \mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_{k+1}+\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& \frac{1}{763}{T}_c& 0\\ 0& 1& 0& 0& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}\frac{1}{763}{T}_c^2& 0\\ 0& 0& 1& 0& T_c& \frac{1}{2}{T_c}^2\\ 0& 0& 0& 1& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}{T}_c& \frac{f_{B2}}{f_{B1}}\frac{1}{2}{T_c}^2\\ 0& 0& 0& 0& 1& T_c\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\φ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\φ}}_{B2,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B1,j}\\ {\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}\\ \mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{f}}_{B1d,j}\end{array}\right]}_k+\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]W_{j,k}$

其中，W_j,k为k时刻第j颗可见星的联合跟踪滤波器状态量的状态噪声；

3)利用kalman滤波原理进行状态估计

根据常规kalman滤波的基本原理，对联合跟踪滤波器的状态矢量进行推算，由于kalman滤波实现过程中采用递推算法，因此，只需存储前一个历元的状态参数估值，而无须存储所有历史观测信息，因此具有很高的计算效率，并可进行实时估计。

5.根据权利要求1或2所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于，步骤(5)所述导航抗干扰滤波器的实现过程具体如下：

1)建立状态模型时，利用北斗多频接收机导航解算的位置误差δx_r,δy_r,δz_r、速度误差钟差δt_r及钟漂δf_r作为系统状态量，具体形式如下：

$X_k={\left[\begin{array}{cccccccc}{\mathrm{\δx}}_r& {\mathrm{\δy}}_r& {\mathrm{\δz}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r& {\mathrm{\δt}}_r& \mathrm{\δ}{f}_r\end{array}\right]}_k$

系统的离散状态方程为：

X_k＝φ_k,k-1X_k-1+Γ_k-1W_k-1

其中，φ_k,k-1为k-1时刻至k时刻的一步转移阵，具体表达式如下式所示：

$\mathrm{\φ}=\left[\begin{array}{cccc}{I}_{3\×3}& T_d\×I_{3\×3}& 1_{3\×1}& 0_{3\×1}\\ 0_{3\×3}& I_{3\×3}& 0_{3\×1}& 1_{3\×1}\\ 0& 0& 1& T_d\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

Γ_k-1为k-1时刻导航抗干扰滤波器系统噪声驱动阵，W_k为系统动态噪声序列，I为单位矩阵；

2)导航抗干扰滤波器观测量为由北斗多频接收机联合跟踪滤波器中输出的捕获到的可见星对应的B1及B2信号码相位偏差转换求和得伪距测量偏差量，以及载波频率偏差转换求和得到的伪距率测量偏差量所组成的矢量；由第j颗可见星对应的B1及B2信号码相位偏差转换求和得到的伪距测量偏差量可以通过下式推算出来：

δρ_j＝δρ_B1,j+δρ_B2,j＝λ_code×δφ_B1,j+λ_code×δφ_B2,j

其中，λ_code为B1及B2信号的伪码波长，此处的伪距为经双频接收机经电离层延时校正后的观测量，利用第j颗可见星对应的B1及B2信号载波频率偏差转换求和得到的伪距率测量偏差量计算如下式所示：

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_j=\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_{B1,j}+\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_{B2,j}={\mathrm{\λ}}_{B1}\×\frac{\mathrm{\δ}{\mathrm{\θ}}_{B1,j}}{2\mathrm{\π}{T}_d}+{\mathrm{\λ}}_{B2}\×\frac{{\mathrm{\δ\θ}}_{B2,j}}{2\mathrm{\π}{T}_d}$

其中，λ_B1及λ_B2分别为B1及B2信号的载波波长，T_d为导航抗干扰滤波器的工作周期；

观测模型如下：

${\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δ\ρ}}_1\\ ...\\ {\mathrm{\δ\ρ}}_j\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_1\\ ...\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}_j\end{array}\right]}_k=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cccccccc}{2e}_{11}& {2e}_{12}& {2e}_{13}& 0& 0& 0& 2c& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ {2e}_{j1}& {2e}_{j2}& {2e}_{j3}& 0& 0& 0& 2c& 0\\ 0& 0& 0& 2e_{11}& {2e}_{12}& {2e}_{13}& 0& 2c\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& 0& 0& {2e}_{j1}& {2e}_{j2}& {2e}_{j3}& 0& 2c\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δx}}_r\\ {\mathrm{\δy}}_r\\ {\mathrm{\δz}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r\\ {\mathrm{\δt}}_r\\ \mathrm{\δ}{f}_r\end{array}\right]}_k\end{array}+V_{\mathrm{nav},j,k}$

其中，c为光在真空中的传播速度，V_nav,j,k为k时刻导航抗干扰滤波器观测矢量的观测噪声序列，e_j1,e_j2,e_j3为第j颗可见星与接收机视线方向上的径向矢量，可由下式计算：

$e_{j1}=\frac{x_r-x_s}{r_{j,k}},e_{j2}=\frac{y_r-y_s}{r_{j,k}},e_{j3}=\frac{z_r-z_s}{r_{j,k}}$

上式中，x_r,y_r,z_r为通过导航解算获得的载体位置，x_s,y_s,z_s为通过星历信息解算获得的第j颗可见星位置，r_j,k为k时刻第j颗可见星与接收机之间的欧式几何距离值；

3)利用kalman滤波原理估计出的状态量对接收机导航结果进行校正。

6.根据权利要求1或2所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于：步骤(5)所述B1及B2两个频点信号多普勒频移变化与北斗多频接收机自身运动状态间紧密关联特性，其具体特性如下：

λ_code×δφ_B1,j＝e_j1δx_r+e_j2δy_r+e_j3δz_r+c×δt_r

λ_code×δφ_B2,j＝e_j1δx_r+e_j2δy_r+e_j3δz_r+c×δt_r

${\mathrm{\λ}}_{B1}\×\mathrm{\Δ}{f}_{B1d,j}=e_{j1}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r+e_{j2}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r+e_{j3}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r+c\×\mathrm{\δ}{f}_r$

${\mathrm{\λ}}_{B2}\×\mathrm{\Δ}{f}_{B2d,j}=e_{j1}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{x}}_r+e_{j2}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{y}}_r+e_{j3}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{z}}_r+c\×\mathrm{\δ}{f}_r$

在多通道信号联合跟踪的同时给出接收机的导航定位结果，实现对各路卫星信号的联合跟踪与控制。

7.根据权利要求1或2所述的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，其特征在于：步骤(6)所述北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，需利用校正后的导航状态与卫星星历数据对第j颗可见星对应的B1及B2信号的码相位变化量和载波频率进行估计，从而增强北斗多频接收机对B1及B2信号联合跟踪的抗干扰能力；其中，跟踪环路复制信号具体控制方式为：

第j颗可见星对应的B1及B2信号码相位变化量估计方法步骤如下：

1)利用校正后的k及k+1时刻接收机位置计算伪距变化量估值：

Δρ_B1,j,k+1≈Δr_k+1+c(Δδt_r,k+1-Δδt_s,k+1)+Δε_B1,j

Δρ_B2,j,k+1≈Δr_k+1+c(Δδt_r,k+1-Δδt_s,k+1)+Δε_B2,j

2)利用伪距增量估值计算信号发射时间变化量估值：

$\mathrm{\Δ}{t}_{T,B1,j,k+1}\≈{\mathrm{\Δt}}_{u,k+1}-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_{B1,j,k+1}}{c}$

$\mathrm{\Δ}{t}_{T,B2,j,k+1}\≈{\mathrm{\Δt}}_{u,k+1}-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_{B2,j,k+1}}{c}$

3)利用信号发射时间增量计算码相位变化量估值：

Δφ_B1,j,k+1≈f_code×0.001-f_code×Δt_T,B1,j,k+1

Δφ_B2,j,k+1≈f_code×0.001-f_code×Δt_T,B2,j,k+1

其中，Δr_k+1为k到k+1时刻卫星与接收机之间的几何距离变化量，Δδt_r,k+1为k到k+1时刻接收机钟差变化量，Δδt_s,k+1为k到k+1时刻卫星钟差变化量，Δε_B1,j及Δε_B1,j为第j颗可见星对应的B1及B2信号传播延时小量，Δε_B1,j为k到k+1时刻接收机接收信号时间变化量，f_code为B1及B2信号的伪码基准频率；

第j颗可见星对应的B1及B2信号载波频率估计方法如下：

$f_{\mathrm{carr},B1,k+1}^j=f_{\mathrm{IF}}+{({\tilde{V}}_{r,k+1}-V_{s,k+1}^j)}^T\·\frac{X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}}{|X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}|}\·\frac{f_{B1}}{c}+\mathrm{\δ}{f}_{r,k+1}\·f_{B1}$

$f_{\mathrm{carr},B2,k+1}^j=f_{\mathrm{IF}}+{({\tilde{V}}_{r,k+1}-V_{s,k+1}^j)}^T\·\frac{X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}}{|X_{s,k+1}^j-{\tilde{X}}_{r,k+1}|}\·\frac{f_{B2}}{c}+\mathrm{\δ}{f}_{r,k+1}\·f_{B2}$

其中，f_IF为北斗多频接收机中频信号的基准频率，及分别为k+1时刻由星历信息解算获得的第j颗可见卫星即时位置矢量和速度矢量，及分别为k+1时刻北斗多频接收机解算得到的自身即时位置矢量和速度矢量；

4)需利用抗干扰控制量控制下一周期B1及B2信号联合跟踪环路的复制码及载波信号生成，继续联合跟踪处理，直至接收机停止工作。