CN115032667A - 高动态导航信号射频基带一体化方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高动态导航信号射频基带一体化方法、装置、设备及介质，包括：获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；将多普勒频率输入滤波器，输出多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量；将初始状态值输入预设的跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值；通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。解决了现有的卫星信号的接收和处理方法不适用于高动态场景模式下的卫星信号的接收和处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及高动态导航信号射频基带一体化方法、装置、设备及介质。
背景技术
不同范围的多普勒频率对应了不同场景模式，场景模式具体分为了普通场景模式和高动态场景模式，现有技术中，对于普通场景模式下对卫星信号的动态跟踪与定位采用常规扫频范围的滤波器即可，但是对于高动态场景模式下，由于卫星信号的多普勒频率范围更大，在高动态场景模式下对卫星信号的跟踪与定位，需要通过扩大多普勒扫频的范围来实现对多普勒频率进行捕获并最终获得位置解算信息，但扩大滤波器扫频的范围，会大大增加后续非相干累加的数据量，需要更多的计算资源，使接收机的功耗、体积和成本上升，因此，采用常规扫频范围的滤波器无法针对多场景模式下的卫星信号的动态跟踪与定位。
发明内容
为了克服采用常规扫频范围的滤波器无法针对多场景模式下的卫星信号的动态跟踪与定位的问题，本发明提供了高动态导航信号射频基带一体化方法、装置、设备及介质。
第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了高动态导航信号射频基带一体化方法，包括以下步骤：
S1，获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；
S2，将多普勒频率输入滤波器，输出多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量；
S3，将初始状态值输入预设的跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值；
S4，通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
本发明提供的高动态导航信号射频基带一体化方法的有益效果是：
通过上述方法接收卫星信号后，将接收的卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率统一使用常规扫频范围的滤波器进行预处理，得到多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，再将初始状态值输入预设的跟踪通道，得到下一状态的预测状态矫正值，最后使用预测状态矫正值对滤波器输出的前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，即可得到目标解算信息，采用常规扫频范围的滤波器对高动态场景下的多普勒频率进行处理时，输出的当前状态的下一状态的位置解算信息不准确，因此构建预设的跟踪通道，通过预设的跟踪通道得到下一状态的预测状态矫正值，使用预测状态矫正值对滤波器输出的不准确的当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，从而得到准确的目标位置解算信息，避免了针对高动态场景下的多普勒频率的处理需要扩大滤波器的扫频范围，解决了现有技术中卫星信号的接收和处理方法不适用于高动态场景模式下的卫星信号的接收和处理的问题。
在上述技术方案的基础上，本发明的高动态导航信号射频基带一体化方法还可以做如下改进。
进一步，上述预设的跟踪通道包括第一跟踪通道和第二跟踪通道，步骤S3-S4还包括：
S3，将初始状态值输入预设的第一跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第一预测状态矫正值，将初始状态值输入预设的第二跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第二预测状态矫正值；
S4，比较第一预测状态矫正值和第二预测状态矫正值，选择预测状态矫正值更小的作为目标预测状态矫正值，使用目标预测状态矫正值对滤波器输出的当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一预测状态矫正值和第二预测状态矫正值的比较，得到预测状态矫正值更小的作为目标预测状态矫正值，提高对滤波器输出的当前状态的下一状态的位置解算信息矫正的准确性。
进一步，上述卫星信号中包括中频信号，S1具体包括：
S11，对卫星信号的中频信号进行下变频操作，得到卫星基带信号；
S12，对卫星基带信号进行降采样处理，得到目标卫星基带信号；
S13，将目标卫星基带信号与预先生成的PN码进行相干累积处理，
得到峰值范围；
S14，对峰值范围进行门限筛选处理，得到普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过对获取的卫星信号进行下变频操作、降采样处理、与预先生成的PN码进行相干累积处理，得到峰值范围，将峰值范围进行门限筛选处理(实际对峰值范围进行分割和筛选)，最终得到普通场景模式或高动态场景模式下的多普勒频率，整个方法操作简单，获取的多普勒频率结果准确。
进一步，S13具体包括：
S13，将目标卫星基带信号与预先生成的PN码，基于预设的搜索步长和预设的相干累积时间进行相干累积处理得到峰值范围。
采用上述进一步方案的有益效果是：当得到目标卫星基带信号，直接采用相应的预先生成的PN码、预设搜索步长和预设相干累积时间进行相干累积操作即可得到峰值范围。
进一步，上述预设的跟踪通道的构建过程如下：
S31，根据对初始状态值进行状态滤波处理得到的实际码相位、码相位噪声、实际载波频率和载波频率噪声，通过第一公式，确定码相位误差和载波频率误差，其中，第一公式为：
其中，
分别表示第g颗卫星在k+1时刻的码相位误差和载波频率误差；
分别表示k+1时刻的实际码相位、预测得到的码相位以及码相位噪声；
分别表示k+1时刻的实际载波频率、预测得到的载波频率以及载波频率噪声；
S32，根据码相位误差和载波频率误差，通过第二公式，确定初始状态值的伪距和伪距率误差，其中，第二公式为：
其中，Δρ表示伪距，
表示伪距率误差，Δτg表示码相位误差，Δfg表示载波频率误差，fcode表示码速率参数、f0表示载波频率参数，c表示光速；
S33，根据初始状态值、伪距和伪距率误差，通过第三公式，确定滤波器的真实值与预测值之间的状态误差值，以及滤波器的测量值，其中，第三公式为：
Δx＝[δx,δy,δz,cδtb,δvx,δvy,δvz,cδtd]T
其中，Δx表示滤波器的真实值与观测值之间的状态误差值，z表示滤波器的测量值，δx,δy,δz分别表示滤波器中卫星位置坐标x，y，z的真实值与预测值之间的差值，cδtb、cδtd表示滤波器中tb、td时刻光的总路程的真实值与预测值之间的差值，δvx,δvy,δvz分别表示滤波器中卫星在x，y，z坐标上运行速度的真实值与观测值之间的差值，
分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距的真实值与观测值之间的差值，
分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距率误差的真实值与观测值之间的差值，T表示转换置计算符号；
S34，根据初始状态值、状态误差值和滤波器的测量值，通过第四公式，确定预测状态误差值，其中，第四公式为：
ΔXk+1＝Fk,k+1ΔXk+Wk；
Zk+1＝Hk+1ΔXk+1+Vk；
其中，ΔXk+1表示滤波器在当前状态的下一状态的预测状态误差值，Xk表示当前状态下的初始状态值，ΔXk表示滤波器在当前状态下的初始状态值的状态误差值，Fk,k+1表示从当前状态到下一状态的转移矩阵计算符号，Wk表示滤波器对噪声进行矩阵处理后的噪声项，Hk+1表示滤波器的观测量与状态量之间的投影矩阵计算符号，Vk表示滤波器的观测量的噪声项，Zk+1表示当前状态的下一状态的滤波器的观察值；
S35，根据滤波器当前状态的预测状态误差值，通过第五公式，对滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性进行评估，其中，第五公式为：
其中，Pk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的均方误差矩阵计算符号，，Pk表示滤波器在当前状态的均方误差矩阵计算符号，Pk的计算结果表征了滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性，Fk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数，T表示转换置计算符号，
表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数进行转换置计算的计算符号，Q表示滤波器噪声经过协方差矩阵处理后的结果；
S36，根据滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值、预测状态误差值，通过第六公式，对预测状态误差值进行矫正得到预测状态矫正值，其中，第六公式为：
Pk＝(I-KkHk)Pk-1,k；
δxk+1＝δxk-1,k+Kk(Zk-Hkδxk-1,k)；
其中，Kk表示滤波器的增益矩阵计算符号，
表示滤波器在当前状态下的观测量与状态量之间的转置矩阵计算符号，R表示测量噪音的协方差矩阵，δxk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值，I表示单位矩阵，δxk+1表示滤波器在当前状态的下一状态对预测状态误差值进行矫正后的预测状态矫正值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述方法构建跟踪通道，即可通过初始状态值得到多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值，以及滤波器输出的当前状态的下一状态的位置解算信息，最后通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息，
第二方面，本发明提供了高动态导航信号射频基带一体化装置，包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块；
第一获取模块，用于获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；
第二获取模块，用于将多普勒频率输入滤波器，输出多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量；
第三获取模块，用于将初始状态值输入预设的跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值；
第四获取模块，用于通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
本发明提供的高动态导航信号射频基带一体化装置的有益效果是：通过将普通场景模式或高动态场景模式下的多普勒频率输入滤波器，得到多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，再将初始状态值输入预设的跟踪通道得到普通场景模式或高动态场景模式下多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值，从而利用预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息，上述方法即可对普通场景模式下的卫星信号进行接收和处理，也可对高动态场景模式下的卫星信号进行接收和处理，解决了现有技术中卫星信号的接收和处理方法不适用于高动态场景模式下的卫星信号的接收和处理的问题。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上述的高动态导航信号射频基带一体化方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在终端设备上运行时，使得终端设备执行如上述的高动态导航信号射频基带一体化方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的高动态导航信号射频基带一体化方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的另高动态导航信号射频基带一体化方法的结构示意图；
图3为本发明实施例中采用常规方法进行的对接收到的卫星信号进行仿真实验的结果；
图4为本发明实施例中采用预设的跟踪通道进行的对接收到的卫星信号进行仿真实验的结果。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
以下结合附图描述本发明实施例的高动态导航信号射频基带一体化方法、装置、设备及介质。
如图1所示，本发明实施例的高动态导航信号射频基带一体化方法，包括以下步骤：
S1，获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率。
其中，普通场景模式与与高动态场景模式的区别在于，卫星信号的多普勒频率的范围不同，卫星信号在高动态场景模式下的多普勒频率的范围更广。
具体地，S1具体包括如下：
S11，对卫星信号的中频信号进行下变频操作，得到卫星基带信号；
S12，对卫星基带信号进行降采样处理，得到目标卫星基带信号；
S13，将目标卫星基带信号与预先生成的PN码进行相干累积处理，得到峰值范围；
S14，对峰值范围进行门限筛选处理，得到普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率。
可选的，本实施例对普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率预设搜索步长，预设搜索步长根据实际情况用户进行设定。
可选的，本实施例对普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率预设相干累积时间，预设想干累计时间根据实际情况用户进行设定。
S2，将多普勒频率输入滤波器，输出多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，该初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量。
其中，卫星的位置坐标表征了在滤波器中卫星的坐标值，卫星的运行速度表征了在滤波器中卫星在位置坐标上的运行速度，时间变量表征了滤波器中光传输所需的时间(获取起始时间点和结束时间点)。
S3，将初始状态值输入预设的跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值。
具体的，跟踪通道的构建过程具体如下：
S31，根据对初始状态值进行状态滤波处理得到的实际码相位、码相位噪声、实际载波频率和载波频率噪声，通过第一公式，确定码相位误差和载波频率误差，其中，第一公式为：
其中，
分别表示第g颗卫星在k+1时刻的码相位误差和载波频率误差；
分别表示k+1时刻的实际码相位、预测得到的码相位以及码相位噪声；
分别表示k+1时刻的实际载波频率、预测得到的载波频率以及载波频率噪声；
S32，根据码相位误差和载波频率误差，通过第二公式，确定初始状态值的伪距和伪距率误差，其中，第二公式为：
其中，Δρ表示伪距，
表示伪距率误差，Δτg表示码相位误差，Δfg表示载波频率误差，fcode表示码速率参数、f0表示载波频率参数，c表示光速；
S33，根据初始状态值、伪距和伪距率误差，通过第三公式，确定滤波器的真实值与预测值之间的状态误差值，以及滤波器的测量值，其中，第三公式为：
Δx＝[δx,δy,δz,cδtb,δvx,δvy,δvy,cδtd]T
其中，Δx表示滤波器的真实值与观测值之间的状态误差值，z表示滤波器的测量值，δx,δy,δz分别表示滤波器中卫星位置坐标x，y，z的真实值与预测值之间的差值，cδtb、cδtd表示滤波器中tb、td时刻光的总路程的真实值与预测值之间的差值，δvx,δvy,δvz分别表示滤波器中卫星在x，y，z坐标上运行速度的真实值与观测值之间的差值，
分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距的真实值与观测值之间的差值，
分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距率误差的真实值与观测值之间的差值，T表示转换置计算符号；
S34，根据初始状态值、状态误差值和滤波器的测量值，通过第四公式，确定预测状态误差值，其中，第四公式为：
ΔXk+1＝Fk,k+1ΔXk+Wk；
Zk+1＝Hk+1ΔXk+1+Vk；
其中，ΔXk+1表示滤波器在当前状态的下一状态的预测状态误差值，Xk表示当前状态下的初始状态值，ΔXk表示滤波器在当前状态下的初始状态值的状态误差值，Fk,k+1表示从当前状态到下一状态的转移矩阵计算符号，Wk表示滤波器对噪声进行矩阵处理后的噪声项，Hk+1表示滤波器的观测量与状态量之间的投影矩阵计算符号，Vk表示滤波器的观测量的噪声项，Zk+1表示当前状态的下一状态的滤波器的观察值；
S35，根据滤波器当前状态的预测状态误差值，通过第五公式，对滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性进行评估，其中，第五公式为：
其中，Pk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的均方误差矩阵计算符号，Pk表示滤波器在当前状态的均方误差矩阵计算符号，Pk的计算结果表征了滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性，，Fk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数，T表示转换置计算符号，
表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数进行转换置计算的计算符号，Q表示滤波器噪声经过协方差矩阵处理后的结果；
S36，根据滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值、预测状态误差值，通过第六公式，对预测状态误差值进行矫正得到预测状态矫正值，其中，第六公式为：
Pk＝(I-KkHk)Pk-1,k；
δxk+1＝δxk-1,k+Kk(Zk-Hkδxk-1,k)；
其中，Kk表示滤波器的增益矩阵计算符号，
表示滤波器在当前状态下的观测量与状态量之间的转置矩阵计算符号，R表示测量噪音的协方差矩阵，δxk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值，I表示单位矩阵，δxk+1表示滤波器在当前状态的下一状态对预测状态误差值进行矫正后的预测状态矫正值。
可选的，本实施例中，跟踪通道设置有两个，分别为第一跟踪通道和第二跟踪通道。则上述S3包括：
S3，将初始状态值输入预设的第一跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第一预测状态矫正值，将初始状态值输入预设的第二跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第二预测状态矫正值。
S4，通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
可选的，上述S4包括：
比较第一预测状态矫正值和第二预测状态矫正值，选择预测状态矫正值更小的作为目标预测状态矫正值，使用目标预测状态矫正值对滤波器输出的当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
经过上述S1-S4，将接收到的卫星信号进行仿真实验，得到如图3-图4所示的仿真结果，其中图3和图4中的横坐标均表示时间，单位为s，图3和图4的纵坐标均表示瞬时频率，单位为Hz，可以看出，对于卫星信号在任一场景模式下的基于滤波器的载波频偏评估，通过本实施例的方法效果更佳。
如图2所示，本发明实施例的高动态导航信号射频基带一体化装置，包括第一获取模块202、第二获取模块203、第三获取模块204和第四获取模块205；
第一获取模块202，用于获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；
第二获取模块203，用于将多普勒频率输入滤波器，输出多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量；
第三获取模块204，用于将初始状态值输入预设的跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的预测状态矫正值；
第四获取模块205，用于通过预测状态矫正值对滤波器输出当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
可选的，第一获取模块202包括卫星系带信号获取模块、目标卫星系带信号获取模块、峰值范围获取模块和多普勒频率获取模块，其中：
卫星系带信号获取模块，用于对卫星信号的中频信号进行下变频操作，得到卫星基带信号；
目标卫星系带信号获取模块，用于对卫星基带信号进行降采样处理，得到目标卫星基带信号；
峰值范围获取模块，用于将目标卫星基带信号与预先生成的PN码进行相干累积处理，得到峰值范围；
多普勒频率获取模块，用于对峰值范围进行门限筛选处理，得到普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率。
可选的，该装置还包括跟踪通道构建模块，用于构建跟踪通道，构建方法参考上文中高动态导航信号射频基带一体化方法。
可选的，第三获取模块204包括第一预测状态矫正值获取模块和第二预测状态矫正值获取模块，其中：
第一预测状态矫正值获取模块，用于将初始状态值输入预设的第一跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第一预测状态矫正值；
第二预测状态矫正值获取模块，用于将初始状态值输入预设的第二跟踪通道，输出多普勒频率在当前状态的下一状态的第二预测状态矫正值。
可选的，第四获取模块205包括比较模块和矫正模块，其中，
比较模块，用于比较第一预测状态矫正值和第二预测状态矫正值，选择预测状态矫正值更小的作为目标预测状态矫正值；
矫正模块，用于使用目标预测状态矫正值对滤波器输出的当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
本发明实施例的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一图像自动标注方法的部分或全部步骤。
其中，电子设备可以选用电脑、手机等，相对应地，其程序为电脑软件或手机APP等，且上述关于本发明的一种电子设备中的各参数和步骤，可参考上文中高动态导航信号射频基带一体化方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。计算机可读存储介质例如可以是但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.高动态导航信号射频基带一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；
S2，将所述多普勒频率输入滤波器，输出所述多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值，所述初始状态值包括卫星的位置坐标、卫星的运行速度和时间变量；
S3，将所述初始状态值输入预设的跟踪通道，输出所述多普勒频率在所述当前状态的下一状态的预测状态矫正值；
S4，通过预测状态矫正值对所述滤波器输出所述当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的跟踪通道包括第一跟踪通道和第二跟踪通道，所述步骤S3和所述S4包括：
S3，将所述初始状态值输入预设的第一跟踪通道，输出所述多普勒频率在所述当前状态的下一状态的第一预测状态矫正值，将所述初始状态值输入预设的第二跟踪通道，输出所述多普勒频率在所述当前状态的下一状态的第二预测状态矫正值；
S4，比较所述第一预测状态矫正值和所述第二预测状态矫正值，选择预测状态矫正值更小的作为目标预测状态矫正值，使用目标预测状态矫正值对滤波器输出的所述当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星信号中包括中频信号，所述S1具体包括：
S11，对所述卫星信号的中频信号进行下变频操作，得到卫星基带信号；
S12，对所述卫星基带信号进行降采样处理，得到目标卫星基带信号；
S13，将所述目标卫星基带信号与预先生成的PN码进行相干累积处理，得到峰值范围；
S14，对所述峰值范围进行门限筛选处理，得到所述普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S13具体包括：
S13，将所述目标卫星基带信号与预先生成的PN码，基于预设的搜索步长和预设的相干累积时间进行相干累积处理得到峰值范围。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的跟踪通道的构建过程如下：
S31，根据对所述初始状态值进行状态滤波处理得到的实际码相位、码相位噪声、实际载波频率和载波频率噪声，通过第一公式，确定码相位误差和载波频率误差，其中，所述第一公式为：
其中，
分别表示第g颗卫星在k+1时刻的码相位误差和载波频率误差；
分别表示k+1时刻的实际码相位、预测得到的码相位以及码相位噪声；
分别表示k+1时刻的实际载波频率、预测得到的载波频率以及载波频率噪声；
S32，根据所述码相位误差和所述载波频率误差，通过第二公式，确定所述初始状态值的伪距和伪距率误差，其中，所述第二公式为：
其中，Δρ表示伪距，
表示伪距率误差，Δτg表示码相位误差，Δfg表示载波频率误差，fcode表示码速率参数、f0表示载波频率参数，c表示光速；
S33，根据所述初始状态值、伪距和伪距率误差，通过第三公式，确定所述滤波器的真实值与预测值之间的状态误差值，以及所述滤波器的测量值，其中，所述第三公式为：
Δx＝[δx,δy,δz,cδtb,δvx,δvy,δvz,cδtd]T
其中，Δx表示滤波器的真实值与观测值之间的状态误差值，z表示滤波器的测量值，δx,δy,δz分别表示滤波器中卫星位置坐标x，y，z的真实值与预测值之间的差值，cδtb、cδtd表示滤波器中tb、td时刻光的总路程的真实值与预测值之间的差值，δvx,δvy,δvz分别表示滤波器中卫星在x，y，z坐标上运行速度的真实值与观测值之间的差值，δρ1…,δρg分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距的真实值与观测值之间的差值，
分别表示第1颗卫星到第g颗卫星中，每颗卫星伪距率误差的真实值与观测值之间的差值，T表示转换置计算符号；
S34，根据所述初始状态值、所述状态误差值和所述滤波器的测量值，通过第四公式，确定预测状态误差值，其中，所述第四公式为：
ΔXk+1＝Fk,k+1ΔXk+Wk；
Zk+1＝Hk+1ΔXk+1+Vk；
其中，ΔXk+1表示滤波器在当前状态的下一状态的预测状态误差值，Xk表示当前状态下的初始状态值，ΔXk表示所述滤波器在当前状态下的初始状态值的状态误差值，Fk,k+1表示从当前状态到下一状态的转移矩阵计算符号，Wk表示滤波器对噪声进行矩阵处理后的噪声项，Hk+1表示滤波器的观测量与状态量之间的投影矩阵计算符号，Vk表示滤波器的观测量的噪声项，Zk+1表示当前状态的下一状态的滤波器的观察值；
S35，根据滤波器当前状态的预测状态误差值，通过第五公式，对滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性进行评估，其中，所述第五公式为：
其中，Pk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的均方误差矩阵计算符号，Pk表示滤波器在当前状态的均方误差矩阵计算符号，Pk的计算结果表征了滤波器当前状态的下一状态的预测状态误差值的准确性，Fk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数，T表示转换置计算符号，
表示滤波器在当前状态的下一状态的转移矩阵系数进行转换置计算的计算符号，Q表示滤波器噪声经过协方差矩阵处理后的结果；
S36，根据滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值、所述预测状态误差值，通过第六公式，对所述预测状态误差值进行矫正得到预测状态矫正值，其中，所述第六公式为：
Pk＝(I-KkHk)Pk-1,k；
δxk+1＝δxk-1,k+Kk(Zk-Hkδxk-1,k)；
其中，Kk表表示滤波器的增益矩阵计算符号，
表示滤波器在当前状态下的观测量与状态量之间的转置矩阵计算符号，R表示测量噪音的协方差矩阵，δxk-1,k表示滤波器在当前状态的下一状态输出的实际测量值，I表示单位矩阵，δxk+1表示滤波器在当前状态的下一状态对所述预测状态误差值进行矫正后的预测状态矫正值。
6.高动态导航信号射频基带一体化装置，其特征在于，包括第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和第四获取模块；
所述第一获取模块，用于获取卫星信号在普通场景模式下或高动态场景模式下的多普勒频率；
所述第二获取模块，用于将所述多普勒频率输入滤波器，输出所述多普勒频率在当前状态下的位置解算信息的初始状态值；
所述第三获取模块，用于将所述初始状态值输入预设的跟踪通道，输出所述多普勒频率在所述当前状态的下一状态的预测状态矫正值；
所述第四获取模块，用于通过预测状态矫正值对所述滤波器输出所述当前状态的下一状态的位置解算信息进行矫正，得到目标位置解算信息。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的高动态导航信号射频基带一体化方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1至5任一项所述的高动态导航信号射频基带一体化方法的步骤。
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| CN117289256A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 成都本原星通科技有限公司 | 一种基于低轨通信卫星的目标远距离高精度追踪方法 |
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2022
- 2022-04-29 CN CN202210472574.3A patent/CN115032667A/zh active Pending
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| CN117289256B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-01-30 | 成都本原星通科技有限公司 | 一种基于低轨通信卫星的目标远距离高精度追踪方法 |
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