CN105676240A - 一种gps接收机的矢量跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GPS接收机的矢量跟踪方法，步骤如下：利用标量跟踪结果初始化矢量跟踪环路，包括接收机的初始的位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历；利用接收机的位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历计算载波和码NCO预测参数；载波鉴频器和码环鉴别器输出作为导航滤波器量测信息，用以估计接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差，用估计的信息修正接收机位置和速度，然后用修正过的接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO，以保持对输入信号的跟踪。本发明方法具有良好的导航精度和跟踪性能，同时具有出色的瞬时桥接被遮挡信号的能力，而且在载噪比较低的环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能，应用前景广阔。

Description

一种GPS接收机的矢量跟踪方法

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是一种GPS接收机的矢量跟踪方法。

背景技术

GPS是由美国国防部开发的天基无线电导航系统，具有全天候、高精度、全天时的特点。全世界的用户只需要使用接收机同时接收至少4颗导航卫星的信号就可以实时的获得自身的位置、速度和时间信息。目前GPS已经被广泛应用于武器制导、车辆导航、大地测量等等，甚至还被应用于地震预测、天气预报等等。

目前国内外主要使用的成熟技术都是基于锁相环技术的标量跟踪环路，通道之间相互独立，但是在高动态和弱信号环境下效果不佳。标量跟踪环路在高动态环境下环路容易失锁，同时在弱信号环境下不能稳定的跟踪信号。而采用基于卡尔曼滤波的矢量跟踪算法直接计算跟踪环路参数，具有更好的高动态性能和弱信号下的导航能力，同时具有更好的鲁棒性，具有瞬时桥接信号的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GPS接收机的矢量跟踪方法，以提高GPS信号跟踪的性能，同时具有瞬时桥接信号的能力。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种GPS接收机的矢量跟踪方法，包括下列步骤：

步骤1，利用标量跟踪结果初始化矢量跟踪环路，包括位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历；

步骤2，利用GPS接收机的位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历计算载波和码NCO参数；

步骤3，载波鉴频器和码鉴别器的输出作为导航滤波器的量测信息，用以估计GPS接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差信息，用估计的信息修正GPS接收机的位置和速度，然后用修正过的GPS接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO参数，以保持对输入信号的跟踪。

本发明与现有技术相比，其显著效果是：(1)采用矢量跟踪方法，取消了传统的独立、并行的标量跟踪模式，充分利用了各卫星通道间的共享信息，可以同时跟踪所有可视卫星；(2)搭建软件接收机，具有低成本和高度灵活的优势；(3)具有良好的导航精度和跟踪性能，同时具有出色的瞬时桥接被遮挡信号的能力，而且在载噪比较低的环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明GPS接收机的矢量跟踪方法的原理框图。

具体实施方式

本发明基于矢量跟踪的GPS接收机方法，具体实现如下：

在不考虑噪声的情况下，GPS接收机射频前端输出的中频信号模型为：

$S_{IF}\left(t\right)=\sqrt{2A}\·D(t-\mathrm{\τ})\·C(t-\mathrm{\τ})\·cos\[{\mathrm{\ω}}_{IF}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)\]---\left(1\right)$

式中，A为信号强度，D(t-τ)为导航电文，C(t-τ)为C/A码，τ为传输过程中的时间延迟，ω_IF为信号中频，φ(t)为初始载波相位。

本地振荡器发生的两路信号分别为：

$I\left(t\right)=\sqrt{2}cos\[({\mathrm{\ω}}_{IF}+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω})t+{\mathrm{\φ}}_0\]---\left(2\right)$

$Q\left(t\right)=\sqrt{2}sin\[({\mathrm{\ω}}_{IF}+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω})t+{\mathrm{\φ}}_0\]---\left(3\right)$

式中，(ω_IF+Δω)为本地振荡器产生的载波频率，Δω为本地载波频率和输入的中频信号频率的差，φ₀为本地信号产生初始载波相位。

输入的中频信号与本地振荡器发生的同相、正交信号相乘，滤除高频成分后，两支路的输出为：

$S_I\left(t\right)=\sqrt{A}\·D(t-\mathrm{\τ})\·C(t-\mathrm{\τ})\·cos\[\mathrm{\φ}\left(t\right)-\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}t-{\mathrm{\φ}}_0\]---\left(4\right)$

$S_Q\left(t\right)=\sqrt{A}\·D(t-\mathrm{\τ})\·C(t-\mathrm{\τ})\·sin\[\mathrm{\φ}\left(t\right)-\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}t-{\mathrm{\φ}}_0\]---\left(5\right)$

式中，D(t-τ)为导航电文，C(t-τ)为C/A码，τ为传输过程中的时间延迟，Δω为本地载波频率和输入的中频信号频率的差，φ(t)为载波相位，φ₀为本地信号产生初始载波相位。

两个支路的输出信号分别与本地伪码发生器生成的即时码(P)、超前码(E)和滞后码(L)相关，并在预检测积分时间内累加求和。假设积分间隔内，载波频率差和相位差都近似不变，则取均值后的相关器输出为：

$I_P=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R\left(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}\right)\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·cos(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(6\right)$

$Q_P=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R\left(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}\right)\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·sin(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(7\right)$

$I_E=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}-\mathrm{\δ})\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·cos(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(8\right)$

$Q_E=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}-\mathrm{\δ})\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·sin(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(9\right)$

$I_L=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}+\mathrm{\δ})\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·cos(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(10\right)$

$Q_L=\frac{\sqrt{2A}}{2}\·D\·R(\mathrm{\δ}\mathrm{\τ}+\mathrm{\δ})\·\frac{sin\left(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f\right)}{\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f}\·sin(\mathrm{\π}T\mathrm{\δ}f+\mathrm{\δ}\mathrm{\φ})---\left(11\right)$

式中，D为导航电文，δ为本地C/A码超前滞后的间隔，T为预检测积分时间，δτ为伪码相位误差，δf和分别为积分间隔起始时刻本地参考信号与输入信号之间的载波频率差和载波相位差，R(τ)为C/A码的相关函数。

结合图1，本发明一种GPS接收机的矢量跟踪方法，包括下列步骤：

步骤1，利用标量跟踪结果初始化矢量跟踪环路，包括位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历；

步骤2，利用GPS接收机的位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历计算载波和码NCO参数；

$h_k^{\left(n\right)}={\left[\begin{array}{ccc}{h}_x^{\left(n\right)}& h_y^{\left(n\right)}& h_z^{\left(n\right)}\end{array}\right]}^T---\left(12\right)$

${\widehat{\mathrm{\τ}}}_k^{\left(n\right)}={\mathrm{\τ}}_{k-1}^{\left(n\right)}+{({\mathrm{\ΔX}}_{k,k-1}^{\left(n\right)}-t_{k,k-1}{v}_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}+t_{k,k-1}c---\left(13\right)$

${\hat{f}}_{code,k}^{\left(n\right)}=\[1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\]f_{code}/c---\left(14\right)$

${\hat{f}}_{carrier,k}^{\left(n\right)}=\[1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\]f_{carrier}/c---\left(15\right)$

式中，为卫星n与接收机之间的视线矢量，分别为卫星n与接收机之间的视线矢量在x、y、z轴的分量，和分别为k-1时刻通过星历解算出来的卫星n的位置和速度；为k时刻的卫星n位置；是指k时刻的卫星n位置和k-1时刻卫星n的位置的差值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率预测值；为k-1时刻的码相位解算值；c为真空中光速；t_d,k-1为k-1时刻的钟漂；f_code为C/A码的基准频率，为1.023MHz；f_carrier为载波L1的频率，为1575.42MHz。

步骤3，载波鉴频器和码鉴别器的输出作为导航滤波器的量测信息，用以估计GPS接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差信息，用估计的信息修正GPS接收机的位置和速度，然后用修正过的GPS接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO参数，以保持对输入信号的跟踪。

所述载波鉴频器和码鉴别器的输出作为导航滤波器的量测信息，用以估计GPS接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差信息，具体如下：

a)鉴频器计算公式：

$z_{carrier}=\frac{cross\×sign\left(dot\right)}{2\mathrm{\π}(t_2-t_1)(I_{P_2}^2+Q_{P_2}^2)}---\left(16\right)$

式中， 和分别为I通道和Q通道即时支路t₁时刻的采样值，和分别为I通道和Q通道即时支路紧接着t₁时刻之后的t₂时刻的采样值，t₁为k-1时刻的时间，t₂为k时刻的时间，sign(x)为符号函数，取值如下：

$sign\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}+1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.$

b)码鉴别器选取归一化的非相干超前减滞后模型，得到码相位测量值z_code：

$z_{code}=\frac{1}{2}\&CenterDot;\frac{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}-\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}+\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}---\left(17\right)$

式中，I_E和Q_E分别为I通道和Q通道超前支路采样值，I_L和Q_L分别为I通道和Q通道滞后支路采样值。

c)导航滤波器模型的状态方程：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&delta;x}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{x,k}\\ {\mathrm{\&delta;y}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{y,k}\\ {\mathrm{\&delta;z}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{z,k}\\ c\&CenterDot;t_{b,k}\\ c\&CenterDot;t_{d,k}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}1& T_o& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& T_o& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& T_o& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& T_o\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&delta;x}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{x,k-1}\\ {\mathrm{\&delta;y}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{y,k-1}\\ {\mathrm{\&delta;z}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{z,k-1}\\ c\&CenterDot;t_{b,k-1}\\ c\&CenterDot;t_{d,k-1}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&omega;}}_x\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vx}\\ {\mathrm{\&omega;}}_y\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vy}\\ {\mathrm{\&omega;}}_z\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vz}\\ {\mathrm{\&omega;}}_b\\ {\mathrm{\&omega;}}_d\end{array}\right]---\left(18\right)$

式中，t_b,k和t_b,k-1分别为k时刻和k-1时刻的接收机钟差，t_d,k和t_d,k-1分别为k时刻和k-1时刻的接收机钟漂；δx_k、δx_k-1分别为k时刻和k-1时刻x轴方向位置误差；δv_x,k、δv_x,k-1分别为k时刻和k-1时刻x轴方向速度误差；δy_k、δy_k-1分别为k时刻和k-1时刻y轴方向位置误差；δv_y,k、δv_y,k-1分别为k时刻和k-1时刻y轴方向速度误差；δz_k、δz_k-1分别为k时刻和k-1时刻z轴方向位置误差；δv_z,k、δv_z,k-1分别为k时刻和k-1时刻z轴方向速度误差；T_o为k时刻和k-1时刻之间间隔时间；ω_x、ω_y、ω_z分别为位置随机噪声在x、y、z轴的分量，ω_vx、ω_vy、ω_vz分别为速度随机噪声在x、y、z轴的分量，ω_b为接收机钟差的随机噪声、ω_d为接收机钟漂的随机噪声。

d)导航滤波器模型的观测方程为：

观测量选取各通道的码相位测量值和载波频率测量值，观测量与状态量之间的关系如下：

z_code＝h_xδx+h_yδy+h_zδz+c·t_b+w_code(19)

z_carrier＝h_xδv_x+h_yδv_y+h_zδv_z+c·t_d+w_carrier(20)

式中，式中，h_x、h_y、h_z分别为视线矢量在x、y、z轴的分量；t_b为钟差；δx为x方向位置误差，δy为y方向位置误差，δz为z方向位置误差，δv_x为x方向速度误差，δv_y为y方向速度误差，δv_z为z方向的速度误差，t_d为钟漂，w_code和w_carrier分别为码相位跟踪误差噪声和载波频率跟踪误差噪声。

所述用估计的信息修正GPS接收机的位置和速度，然后用修正过的GPS接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO参数，具体如下：

GPS接收机的位置和速度直接根据导航滤波器的估计误差进行修正：

$X_k={\hat{X}}_k+{\mathrm{\&delta;X}}_k---\left(21\right)$

$V_k={\hat{V}}_k+{\mathrm{\&delta;V}}_k---\left(22\right)$

式中，X_k为修正之后的位置，为估计出的位置、V_k修正之后的速度值、为估计的速度值，δV_k表示速度误差修正值，δX_k表示位置误差修正值；

码相位、码频率和载波频率根据修正后的位置速度以及导航滤波器估计的钟差、钟漂进行修正：

${\mathrm{\&tau;}}_k^{\left(n\right)}={\widehat{\mathrm{\&tau;}}}_k^{\left(n\right)}+{\mathrm{\&delta;X}}_k^T{h}_k+{\mathrm{cT}}_o+c\&CenterDot;t_{b,k}---\left(23\right)$

$f_{code,k}^{\left(n\right)}={\hat{f}}_{code,k}^{\left(n\right)}+(t_{d,k}+{\mathrm{\&delta;V}}_k{h}_k)f_{code}/c---\left(24\right)$

$f_{carrier,k}^{\left(n\right)}={\hat{f}}_{carrier,k}^{\left(n\right)}+(t_{d,k}+{\mathrm{\&delta;V}}_k{h}_k)f_{code}/c---\left(25\right)$

式中，δX_k表示位置误差修正值，δV_k表示速度误差修正值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率预测值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率修正之后的值；h_k为卫星与用户之间的视线矢量，c为真空中光速；T_o为k时刻和k-1时刻之间的时间间隔，t_b,k为k时刻的钟差，t_d,k为k时刻的钟漂；f_code为C/A码的基准频率，为1.023MHz；f_carrier为载波L1的频率，为1575.42MHz。

本发明方法具有良好的导航精度和跟踪性能，同时具有出色的瞬时桥接被遮挡信号的能力，而且在载噪比较低的环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能，应用前景广阔。

Claims (4)

1.一种GPS接收机的矢量跟踪方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1，利用标量跟踪结果初始化矢量跟踪环路，包括位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历；

步骤2，利用GPS接收机的位置、速度、钟差、钟漂和卫星星历计算载波和码NCO参数；

步骤3，载波鉴频器和码鉴别器的输出作为导航滤波器的量测信息，用以估计GPS接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差信息，用估计的信息修正GPS接收机的位置和速度，然后用修正过的GPS接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO参数，以保持对输入信号的跟踪。

2.根据权利要求1所述的GPS接收机的矢量跟踪方法，其特征在于，步骤2所述载波和码NCO参数的计算公式，具体如下：

$h_k^{\left(n\right)}={\left[\begin{array}{ccc}{h}_x^{\left(n\right)}& h_y^{\left(n\right)}& h_z^{\left(n\right)}\end{array}\right]}^T---\left(1\right)$

${\widehat{\mathrm{\&tau;}}}_k^{\left(n\right)}={\mathrm{\&tau;}}_{k-1}^{\left(n\right)}+{({\mathrm{\&Delta;X}}_{k,k-1}^{\left(n\right)}-t_{k,k-1}{v}_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}+t_{k,k-1}c---\left(2\right)$

${\hat{f}}_{code,k}^{\left(n\right)}=\&lsqb;1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\&rsqb;f_{code}/c---\left(3\right)$

${\hat{f}}_{carrier,k}^{\left(n\right)}=\&lsqb;1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\&rsqb;f_{carrier}/c---\left(4\right)$

式中，为卫星n与接收机之间的视线矢量，分别为卫星n与接收机之间的视线矢量在x、y、z轴的分量，和分别为k-1时刻通过星历解算出来的卫星n的位置和速度；为k时刻的卫星n位置；是指k时刻的卫星n位置和k-1时刻卫星n的位置的差值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率预测值；为k-1时刻的码相位解算值；c为真空中光速；t_d,k-1为k-1时刻的钟漂；f_code为C/A码的基准频率，为1.023MHz；f_carrier为载波L1的频率，为1575.42MHz。

3.根据权利要求1所述的GPS接收机的矢量跟踪方法，其特征在于，步骤3所述载波鉴频器和码鉴别器的输出作为导航滤波器的量测信息，用以估计GPS接收机的位置、速度、钟差和钟漂误差信息，具体如下：

a)载波鉴频器输出频率误差z_carrier，计算公式如下：

$z_{carrier}=\frac{cross\&times;sign\left(dot\right)}{2\mathrm{\&pi;}(t_2-t_1)(I_{P_2}^2+Q_{P_2}^2)}---\left(5\right)$

式中， 和分别为I通道和Q通道即时支路t₁时刻的采样值，和分别为I通道和Q通道即时支路紧接着t₁时刻之后的t₂时刻的采样值，t₁为k-1时刻的时间，t₂为k时刻的时间，sign(x)为符号函数，取值如下：

$sign\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}+1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.$

b)码鉴别器选取归一化的非相干超前减滞后模型，得到码相位测量值z_code：

$z_{code}=\frac{1}{2}\&CenterDot;\frac{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}-\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}+\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}---\left(6\right)$

式中，I_E和Q_E分别为I通道和Q通道超前支路采样值，I_L和Q_L分别为I通道和Q通道滞后支路采样值；

c)导航滤波器模型的状态方程如下：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&delta;x}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{x,k}\\ {\mathrm{\&delta;y}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{y,k}\\ {\mathrm{\&delta;z}}_k\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{z,k}\\ c\&CenterDot;t_{b,k}\\ c\&CenterDot;t_{d,k}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}1& T_o& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& T_o& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& T_o& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& T_o\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&delta;x}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{x,k-1}\\ {\mathrm{\&delta;y}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{y,k-1}\\ {\mathrm{\&delta;z}}_{k-1}\\ {\mathrm{\&delta;v}}_{z,k-1}\\ c\&CenterDot;t_{b,k-1}\\ c\&CenterDot;t_{d,k-1}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&omega;}}_x\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vx}\\ {\mathrm{\&omega;}}_y\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vy}\\ {\mathrm{\&omega;}}_z\\ {\mathrm{\&omega;}}_{vz}\\ {\mathrm{\&omega;}}_b\\ {\mathrm{\&omega;}}_d\end{array}\right]---\left(7\right)$

式中，t_b,k和t_b,k-1分别为k时刻和k-1时刻的接收机钟差，t_d,k和t_d,k-1分别为k时刻和k-1时刻的接收机钟漂；δx_k、δx_k-1分别为k时刻和k-1时刻x轴方向位置误差；δv_x,k、δv_x,k-1分别为k时刻和k-1时刻x轴方向速度误差；δy_k、δy_k-1分别为k时刻和k-1时刻y轴方向位置误差；δv_y,k、δv_y,k-1分别为k时刻和k-1时刻y轴方向速度误差；δz_k、δz_k-1分别为k时刻和k-1时刻z轴方向位置误差；δv_z,k、δv_z,k-1分别为k时刻和k-1时刻z轴方向速度误差；T_o为k时刻和k-1时刻之间间隔时间；ω_x、ω_y、ω_z分别为位置随机噪声在x、y、z轴的分量，ω_vx、ω_vy、ω_vz分别为速度随机噪声在x、y、z轴的分量，ω_b为接收机钟差的随机噪声、ω_d为接收机钟漂的随机噪声；

d)导航滤波器模型的观测方程为：

观测量选取各通道的码相位测量值和载波频率测量值，观测量与状态量之间的关系如下：

z_code＝h_xδx+h_yδy+h_zδz+c·t_b+w_code(8)

z_carrier＝h_xδv_x+h_yδv_y+h_zδv_z+c·t_d+w_carrier(9)

式中，h_x、h_y、h_z分别为视线矢量在x、y、z轴的分量；t_b为钟差；δx为x方向位置误差，δy为y方向位置误差，δz为z方向位置误差，δv_x为x方向速度误差，δv_y为y方向速度误差，δv_z为z方向的速度误差，t_d为钟漂，w_code和w_carrier分别为码相位跟踪误差噪声和载波频率跟踪误差噪声。

4.根据权利要求1所述的GPS接收机的矢量跟踪方法，其特征在于，步骤3所述用估计的信息修正GPS接收机的位置和速度，然后用修正过的GPS接收机位置和速度结合卫星星历计算载波和码NCO参数，具体如下：

GPS接收机的位置和速度直接根据导航滤波器的估计误差进行修正：

$X_k={\hat{X}}_k+{\mathrm{\&delta;X}}_k---\left(10\right)$

$V_k={\hat{V}}_k+{\mathrm{\&delta;V}}_k---\left(11\right)$

式中，X_k为修正之后的位置，为预测的位置、V_k修正之后的速度值、为预测的速度值，δV_k表示速度误差修正值，δX_k表示位置误差修正值；

码相位、码频率和载波频率根据修正后的位置速度以及导航滤波器估计的钟差、钟漂进行修正：

${\mathrm{\&tau;}}_k^{\left(n\right)}={\widehat{\mathrm{\&tau;}}}_k^{\left(n\right)}+{\mathrm{\&delta;X}}_k^T{h}_k+{\mathrm{cT}}_o+c\&CenterDot;t_{b,k}---\left(12\right)$

$f_{code,k}^{\left(n\right)}={\hat{f}}_{code,k}^{\left(n\right)}+(t_{d,k}+{\mathrm{\&delta;V}}_k{h}_k)f_{code}/c---\left(13\right)$

$f_{carrier,k}^{\left(n\right)}={\hat{f}}_{carrier,k}^{\left(n\right)}+(t_{d,k}+{\mathrm{\&delta;V}}_k{h}_k)f_{code}/c---\left(14\right)$

式中，δX_k表示位置误差修正值，δV_k表示速度误差修正值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率预测值；分别为k时刻的码相位、码频率和载波频率修正之后的值；h_k为卫星与用户之间的视线矢量，c为真空中光速；T_o为k时刻和k-1时刻之间的时间间隔，t_b,k为k时刻的钟差，t_d,k为k时刻的钟漂；f_code为C/A码的基准频率，为1.023MHz；f_carrier为载波L1的频率，为1575.42MHz。