一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

一种改进的EddystoneTLM质心室内三边定位算法EddystoneTLM（Eddystone Telemetry）是由Google推出的一种蓝牙低功耗（BLE）信标协议，用于在室内和室外环境中提供位置、状态和环境数据。

该协议采用了广播方式发送数据，可以被支持BLE的设备接收并解析。

三边定位算法是一种常用的室内定位算法，通过接收来自至少三个节点（信标或WIFI 接入点）的信号强度来计算目标设备的位置。

传统的三边定位算法在复杂的室内环境中存在一些问题，比如受到多径效应、信号遮挡、信号干扰等因素的影响，导致定位误差较大。

针对这一问题，我们提出了一种改进的EddystoneTLM质心室内三边定位算法。

该算法结合了EddystoneTLM协议的特点和质心定位算法的优势，能够在室内环境中实现更精准的定位效果。

我们利用EddystoneTLM协议中的温度、湿度、光照等环境数据，结合传感器获取的加速度、陀螺仪等信息，对室内环境进行建模和分析，得到环境特征参数。

然后，通过对环境特征参数的分析，结合质心定位算法，对目标设备进行定位。

1. 提高定位精度：利用环境数据和传感器信息对室内环境进行建模和分析，能够更准确地获取目标设备的位置信息，提高了定位精度。

2. 减小定位误差：通过对环境特征参数的分析，能够有效地减小定位误差，提高定位的准确性。

3. 提高定位稳定性：改进的算法能够更好地适应复杂的室内环境，减小了外界干扰对定位结果的影响，提高了定位的稳定性。

4. 降低成本：利用EddystoneTLM协议和传感器信息进行定位，无需额外的硬件设备支持，降低了定位系统的成本。

在实际的应用场景中，改进的EddystoneTLM质心室内三边定位算法可以被广泛应用于室内定位服务、室内导航、基于位置的营销等领域。

在商场、展览馆、机场、医院等室内场所，可以利用该算法实现精准的定位和导航，为用户提供更便利的服务和体验；在零售、餐饮等行业，可以利用该算法进行位置推荐、营销推送等服务，提高用户的消费体验和交易量。

GPS/INS 组合导航（仪器科学与工程学院）摘要：GPS/INS 组合导航是用GPS和INS各自的优点进行组合得到的组合导航系统。

它能够拥有GPS的长距离同误差和INS的短距离精确导航的优点，本文是关于GPS/INS组合导航的综述。

关键词：组合导航；惯性导航系统；GPS；INSGPS可以提供全球性的、全天候的、高精度的无源式三维导航定位服务，定位误差不随时间增长，但是GPS的自主性差，需要依靠运营商，受地形建筑的遮蔽信号物的影响，很难做到高精度实时动态控制和导航。

而INS的短期精度高、自主性强、抗干扰能力强，但是长期精度低，导航误差随着时间会逐渐积累。

所以二者的优缺点结合互补，可以实现实时精度高，动态性强，数据更新率高等优点。

1背景1.1 GPS简介GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。

GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。

20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。

主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

它有以下的优点[1][4][5]：1、定位精度高，GPS定位精度可以达到0.1～0.0lppm。

定点定位GPS有着这么高的精度可以满足不同情况下，不同需求下的精度需求。

2、范围广，全球定位。

3、适应性强，可在各种恶劣环境中工作，可以24小时工作。

而且无论是高山，深谷，GPS都能够工作。

同样的GPS也有弊端：1、抗干扰能力弱，GPS利用电磁波传递信号，容易受到地形，天气，磁场，电磁波等干扰。

也会受到大气层中对流层和电离层的影响。

2、由于电磁波传播途径被影响，会导致定位时产生误差。

影响精度。

3、自主性差GPS是现在人们生活工作中重要的工具，能够满足人们一定的生活工作需求，但是它明显的缺点也是制约其进一步发展的因素。

第一章1.用以标定的仪器，直接的测量出某一待测未知量的量值称为（）。

答案:直接测量2.下列哪项不是闭环控制型现代测试系统的优点（）。

答案:远距离传输3.下列属于测量过程的是（）。

答案:被测对象;数值和计量单位;测试方法;测量误差4.水银温度计测量体温属于直接式测量。

答案:对5.测试技术与传感技术被称为信息技术系统的（）。

答案:感官第二章1.下列非线性补偿方法中属于软件补偿的是（）。

答案:拟合法2.A类标准不确定度是用非统计方法得到的不确定度。

答案:错3.真值在实际测量中是可以确切获知的。

答案:错4.相对误差是绝对误差与测量仪表量程之比。

答案:错5.将63.73501四舍五入，保留两位小数为（）。

答案:63.74第三章1.直流电桥可以测量电容的变化。

答案:错2.全桥接法的灵敏度是半桥双臂接法的几倍（）。

答案:23.半导体式应变片比金属丝式应变片的灵敏度高。

答案:对4.丝式应变片采用栅状结构是为了获得大的电阻变化量。

答案:对5.下列哪项不是半导体应变片的优点（）。

答案:温度稳定性能好第四章1.下列哪项是电容式传感器的缺点（）。

答案:电缆分布电容影响大2.电容式传感器灵敏度最高的是（）。

答案:极距变化型3.电涡流传感器是利用（）材料的电涡流效应工作的。

答案:金属导体4.互感型传感器接入任何电路均可以测量位移的大小和方向。

答案:错5.相敏解调法只能回复被测信号的幅值，而不能恢复相位。

答案:错第五章1.恒磁通式传感器中线圈和磁铁之间没有相对运动。

答案:错2.压电式传感器有较好的低频特性。

答案:错3.固态传感器线性范围宽、参数离散型小。

答案:错4.霍尔元件多采用P型半导体材料。

答案:错5.磁敏三极管具有正反磁灵敏度，而磁阻器件没有。

答案:对第六章1.光电效应按原理又分为哪几种？答案:光生伏特效应;外光电效应;内光电效应2.光电管的光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系。

Auto.En 鑰汽车工程师OVERVIEW 行业观察«重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆市轨道交通汽车系统集成与控制重庆市重点^室摘要：路径跟踪作为自动驾驶汽车运动控制模块的基础部分，需要精确跟踪参考路径。

这也是近年来自动驾驶汽车研究的热点之一。

对路径跟踪运动控制进行了分类介绍，同时，系统地归纳总结了近年来自动驾驶汽车在复杂环境下精准跟踪路径并保持平稳性、安全性的最新研究方法。

此外，对路径跟踪控制方法在跟踪期望路径过程中尚存在的一些问题提出了建议，为自动驾驶领域提供了一定的参考和借鉴。

关键词：自动驾驶;路径跟踪；控制方法；线性二次最优控制方法Path Tracking Control for Autonomous Vehicle **基金项目：重庆市轨道交通车辆系统集成与控制重庆市重点试验室项目(CSTC215yfpt-zdsys30001)Abstract ： As the basic part of the motion control module of autonomous vehicles, path tracking needs to accurately track thereference path. This is also one of the hot topics in the research of autonomous vehicles in recent years. The motion control ofpath tracking is classified and introduced. At the same time, the latest research methods of accurate path tracking and maintaining stability and safety of autonomous vehicles in complex environment in recent years are systematically summarized. In addition, some suggestions on the problems of the path tracking control method in the process of tracking the expected pathare put forward, which provide some reference for the field of automatic driving.Key words : Automatic driving; Path tracking; Control method; Linear quadratic optimal control method随着现代汽车工业和计算机技术的快速发展，人 们对自动驾驶汽车的智能化控制的要求越来越高。

㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀空间电子技术SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第2期一种新的BDS-BSAR多星融合目标监测算法①韩㊀冲,牛新亮,雷博持,万㊀贝,井㊀成(中国空间技术研究院西安分院,西安㊀710000)㊀㊀摘㊀要:近年来,基于卫星导航信号(GNSS)的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)以其低成本㊁实时的全球覆盖能力在遥感应用中发挥着越来越重要的作用㊂北斗导航卫星(BDS)作为GNSS系统的重要组成部分,以其更高的信号带宽为特点,理论上能够为SAR系统提供更高的分辨率㊂一种新的基于北斗GEO卫星导航信号的双基地合成孔径雷达(GEO-BDS-BSAR)卫星的多星融合目标监测算法,通过结合北斗GEO的信号特性以及相对稳定及几何构型,能够有效提高目标监测的分辨率,同时有效避免了传统基于全球导航信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)系统的距离单元偏移误差校正处理,降低了传统反投影算法(BPA)的运算复杂度㊂通过仿真结果验证了该方法的可行性与有效性㊂关键词:双基地合成孔径雷达(BSAR);北斗导航系统(BDS);后向投影算法那(BPA);多星融合中图分类号:TN911.4㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1674-7135(2021)02-0060-06D O I:10.3969/j.issn.1674-7135.2021.02.010A novel target detection algorithm with multi-satellitesfusion based on BDS-BSARHAN Chong,NIU Xinliang,LEI Bochi,WAN Bei,JING Cheng(China Academy of Space Technology(Xi an),Xi an㊀710000,China)Abstract:In recent years,Bistatic Synthetic Aperture Radar(GNSS-BSAR)based on Satellite Navigation Satellite Sys-tem(GNSS)plays an increasingly important role in remote sensing applications with its low cost and real-time global cover-age.Beidou Navigation System(BDS),as an important part of GNSS system,can theoretically provide higher resolution for SAR system because of its higher signal bandwidth.In this paper,a novel target detection algorithm with multi-satellites fu-sion based on Beidou GEO(BDS-BSAR)is proposed,which effectively avoids the range cell migration error correction pro-cessing,reduces the complexity of interpolation processing in the traditional back projection algorithm(BPA)based on the traditional GNSS-BSAR system,and with the signal characteristics of Beidou GEO,the utilize of the proposed method can ef-fectively improve the resolution of target.The simulation results show that the method has good performance.Key words:bistatic synthetic aperture radar(BSAR);beidou navigation system(BDS);back projection algorithm (BPA);multi-satellites fusion0㊀引言基于GNSS卫星照射的双基SAR(GNSS-BSAR),顾名思义就是一种新的利用双基SAR体制,以全球导航卫星美国全球定位系统(GPS),俄罗斯导航定位系统(GLONASS)㊁欧洲伽利略导航定位系统(Galileo)和中国北斗导航定位系统(BDS)作为发射平台,属于一种被动的双基地SAR系统㊂GNSS-BSAR的优势包括以下几个方面:①GNSS-06①收稿日期:2020-08-15;修回日期:2021-03-21㊂作者简介:韩冲(1983 ),博士㊂主要研究方向为双基雷达成像与目标探测,卫星导航与遥感㊂E-mail:hanc_504@BSAR 系统隐蔽性更好㊂②GNSS-BSAR 信号源丰富㊂③GNSS-BSAR 同步性能好㊂④GNSS-BSAR 探测更有效㊂⑤GNSS-BSAR 成本更低㊁更环保㊂因此,开展基于GNSS-BSAR 系统的研究,不仅可以在民用领域提供更加经济有效的观测手段和探测成像与定位功能,还可以在军事领域大大提高雷达的战时适用性,具有深远的研究意义㊂近年来,世界各国的研究小组对GNSS-BSAR 的成像能力进行了深入的研究㊂伯明翰大学的研究人员首先提出了基于全球导航信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)系统的概念,并利用全球导航卫星系统(GLONASS)进行了实验,以获得遥感成像结果[1]㊂他们还研究了通过联合伽利略E5信号[2]㊁多站采集和特征提取[3-6]提高距离分辨率的可行性,并讨论了基于GNSS-SAR 相干变化检测中的空间去相关问题[7]并进行了相干变化检测实验㊂湖北大学研究团队研究得出了长停留时间下二维分辨率的解析公式[6]并且证明了GNSS-BSAR 的高质量空间相关性[8-11],同时,利用北斗星座在不同的照明视角观测目标区域提高了GNSS-BSAR 图像的空间分辨率㊂北京理工大学的研究团队利用北斗中地轨道(MEO)卫星进行了成像实验,以检测具有强散射系数的角反射器和转发器,同时提出了用于图像增强的重复通相干融合[12,13]㊂他们还提出基于导航信号的干涉SAR 系统(GNSS-INSAR)的3D 干涉测量算法并对中国铁路高速(CRH)铁路桥梁成像进行了实验,取得了非常理想的结果㊂北京航空航天大学㊁地理空间技术协同创新中心㊁谢菲尔德大学和新南威尔士大学等研究团队也在GNSS-BSAR 的成像算法,同步技术㊁抗干扰算法等方面做出了大量的研究[14-18]㊂本文提出了一种新的基于北斗GEO (BDS-BSAR)的多星融合目标监测算法,由于北斗系统中的五颗地球同步卫星(命名为DBDS C01-C05)具有长时间稳定轨迹特性,因此能够长时间相对地静止在观测地球表面,而无需考虑运动补偿,有效避免了传统基于GNSS-BSAR 系统的距离单元偏移误差校正处理,降低了传统反投影算法(BPA)中插值处理的复杂度㊂于此同时,由于北斗GEO 具有B3频点(20.46MHz)具备更宽的信号带宽,且成像系统的几何模型相对稳定,使得利用多星融合的目标监测思想,保证了距离分辨率的进一步提高㊂1㊀BDS-BSAR 系统几何构型与回波信号模型基于BDS-BSAR 的系统几何构型如图1所示,该系统分为三部分:北斗GEO 卫星(GEO-1/2/3)作为发射机㊁接收机(R)处于地面固定站点和观测区内的点目标(P)㊂接收机是具有直达通道(采集右旋圆极化直达波信号)和反射通道(采集左旋圆极化导航信号经观测区域的反射回波信号)的雷达接收机㊂CEO 1-Rt1P系统几何构型Fig.1㊀Topology of BDS-BSAR system162021年第2期韩冲,等:一种新的BDS-BSAR 多星融合目标监测算法㊀㊀系统的空间坐标系为观测区域所在的大地坐标,其中X㊁Y㊁Z 为ENU 坐标系的坐标轴㊂北斗导航卫星的直达信号从GEO 卫星分别经过(Rb1㊁Rb2㊁Rb3)路径到达到接收机(R);反射信号则是由GEO 卫星首先经过(Rt1㊁Rt2㊁Rt3)路径到点目标P (x Ta ,y Ta ,z Ta ),然后以RCS(雷达散射截面积)为σ经过Rr 路径到达接收机㊂假定发射机1的坐标表示为(x T (u ),y T (u ),z T(u )),则此时的发射-接收的基线如式(1)所示:R B (u )=[x T (u )]2+y T (u )]2+z T (u )]2(1)考虑到图像场景中点目标的坐标为(x Ta ,y Ta ,z Ta ),我们得到瞬时发射-目标的距离R T (u )和接收-目标的距离R R 为:R T (u )=[x T (u )-x Ta ]2+[y T (u )-y Ta ]2+[z T (u )-z Ta ]2(2)R R =[x Ta ]2+[y Ta ]2+[z Ta ]2(3)由于GNSS 信号的一般形式是:Y (t )=P (t )M P (t )cos(ωc t +φ)+D (t )M D (t )sin(ωc t +φ)(4)㊀㊀接收机的直达信道(HC)记录直达信号与其时延和相位,反射信道(RC)记录目标回波信号与从发射到目标到接收的时延㊂HC 和RC 经过正交解调得到:s HC =p {t -[R H (u )c +t e kx +t e atm ]}ˑexp {-j [2πλR B (u )+φe kx +φe atm ]}(6)s RC =p t -R T (u )+R R c +t e kx +t e atm éëêêùûúú{}ˑexp {-j [2πλ(R T (u )+R R )+φe kx +φe atm ]}(7)㊀㊀其中,pO 是发射信号主码,c 是光速,λ是信号波长㊂从(6)和(7)可以看出,HC 和RC 的误差相同㊂这是因为它们在同一个接收器上是相同的信道,并且两个信道的振荡器是共同的㊂因此,由于R T (u )+R R 和R B (u )之间的距离差相对较小,它们具有相同的接收误差和近似相等的大气误差㊂因此,可以使用HC 同步期间跟踪的误差来补偿RC 中的误差㊂2㊀基于(BDS-BSAR )的多星融合目标监测算法对于固定接收机和固定方位和仰角的北斗GEO 卫星,在观测区域内一定数量的网格具有相同的路径延迟㊂由于GEO 卫星在给定的路径延迟RD0的网格将在成像区域形成一条弧,此弧称为距离等延迟弧㊂因此,本文将利用三颗北斗GEO 卫星,首先考虑到卫星C01直接天线和反射天线分别接收直接和反射信号㊂信号跟踪模块用于提取直接信号中的码相㊁载波相位和导航信息㊂然后利用码相位和载波相位等参数对反射信号进行距离压缩,得到相关曲线,并利用导航信息对反射信号进行解调,从而延长了相关曲线的相干积累时间㊂然后将相关曲线反投影到成像区域,得到距离相等的延迟弧㊂对于C02/C03,执行相同的程序㊂通过多星等延迟弧的交点可以得到一个尖峰,从而可以确定目标㊂基于(BDS-BSAR)的多星融合目标监测算法的系统处理流程框图如图2所示:__Fig.2㊀Flowchart of BDS-BSAR algorithm26空间电子技术2021年第2期㊀㊀由图2可知,分别对三颗卫星首先进行直达信号的捕获跟踪,并生成本地参考信号作为反射信号处理的预处理过程,然后利用反射信号与本地生成信号进行二维接收数据的距离压缩,从而得到单颗卫星的距离成像结果㊂通过对三幅距离成像数据结果叠加从而可以最终得到点目标的多星干涉后的图像结果㊂根据公式(6)和(7)可以观察到,所有的接收和大气误差都是随时间缓慢而变化的,但它们不是t 的直接函数㊂由此可将直达信号跟踪结果直接反馈到反射信号通道,并根据直达信号相位和多普勒信息重构本地参考信号,然后将两路信号经过距离压缩,由于多星融合干涉此时无需进行插值处理就可以得到相关结果㊂由广义模糊度函数(GAF)的定义在距离和方位维度上的3dB宽度分别为距离分辨率和方位分辨率㊂考虑到地面静止接收机接收来自GNSS发射机的信号并由一个静止点目标反射,该系统的二维双站分辨单元可以从GAF中推导出来㊂在窄带信号和窄合成孔径假设中,GAF,X(A,B)由两个归一化函数p(㊃)和m A(㊃)的乘积给出㊂p(㊃)是测距信号的匹配滤波器输出,m A(㊃)是归一化接收信号幅度图的逆变换㊂因此,信号的模糊度函数可以写成:|X(A,B)|=p2cos β2()ΘT(r) c()㊃2ωΘT(r)λ()(8) A是要评估的所需点反射器的矢量位置,矢量B是另一个反射器在A和r=B-A附近的任意位置;β是双基地角,Θ是双基地角平分线方向上的单位矢量;ωE=ωTң+ωRң2和ΘT称为等效角速度和运动方向,由于在角速度为ω和Θ的方向上运动的单站SAR具有相似的多普勒分辨特性,c是光速,λ是雷达波长㊂上标 T 表示矩阵转置㊂特别地针对BDS-多星融合的广义模糊度函数可以写为:X|A,B|=ᵑiɪ1~5Λ(R d(x,y)/c)exp{j2πR d(x,y/λ)}(9)㊀㊀其中R d(x,y)是发射-目标-接收的距离,Λ()为BP成像区域㊂3㊀算法仿真分析与结果为了验证算法的有效性,利用MATLAB进行数值仿真㊂设定仿真参数为:北斗GEO卫星作为发射机,观测区域选择1000ˑ1000m2,接收机为观测区域坐标系中心点高度为1000m,其坐标为(0,0,1 000);点目标的坐标为(500,500,0,),成像网格选择1ˑ1m的单元对成像区域进行划分㊂^02004006008001000ym/x m/45.435.325.215.105.×104图3㊀单颗GEO卫星成像结果Fig.3㊀The image of simple BDS-GEO-SAT如图3所示,为单颗GEO卫星的成像效果图,通过图示可以看到单星等距离弧的效果㊂由于单星的距离向分辨率是由双站角和信号带宽决定的,北斗B3频点信号得到的距离向分辨率是30m,符合双基SAR分辨率的预期㊂图4(a)给出了基于三颗GEO卫星的融合图像结果,通过仿真结果可以清楚看到目标点处具有更高的能量㊂图4(b)给出了局部放大的效果,可以看出该算法的目标分辨率约在40ˑ100m2㊂362021年第2期韩冲,等:一种新的BDS-BSAR多星融合目标监测算法2004006008001000987654321×10987654321×10450500550600600580560540520500480460440420400y m/x m/x m/(a)BDS-GEO-BSAR 成像结果㊀㊀㊀㊀㊀(b)局部放大效果图4㊀三颗GEO 卫星融合成像结果Fig.4㊀The image of three BDS-GEO-SAT4㊀结论与展望本文介绍了一种新的基于北斗GEO (BDS-BSAR)的多星融合目标监测算法,由于北斗系统中的五颗地球同步卫星(命名为DBDS C01-C05)具有长时间稳定轨迹特性,因此能够长时间相对地静止在观测地球表面,而无需考虑运动补偿,有效避免了传统基于GNSS-BSAR 系统的距离单元偏移误差校正处理,降低了传统反投影算法(BPA)中插值处理的复杂度㊂于此同时,由于北斗GEO 具有B3频点(20.46MHz)具备更宽的信号带宽,且成像系统的几何模型相对稳定,使得利用多星融合的目标监测思想,保证了距离分辨率的进一步提高㊂通过仿真结果验证了算法在目标检测的可行性与有效性㊂后续研究将集中在成像分辨率提升和实际场景试验以及对虚假目标的识别研究上㊂参考文献:[1]㊀ANTONIOU M,CHERNIAKOV M.Experimental demon-stration of passive GNSS-based SAR imaging modes[C]//IET International Radar Conference,2013.[2]㊀ANTONIOU M,ZENG Z,LIU F,et al.Experimental dem-onstration of passive BSAR imaging using navigation satel-lites and a fixed receiver[J].IEEE Geoscience &Remote Sensing Letters,2012,9(3):477-481.[3]㊀MA H,ANTONIOU M,CHERNIAKOV M.Passive GNSS-based SAR resolution improvement using joint Galileo E5signals[J].IEEE Geoscience &Remote Sensing Letters,2015,12(8):1640-1644.[4]㊀SANTI F,BUCCIARELLI M,PASTINA D,et al.Spatialresolution improvement in GNSS-based SAR using multi-static acquisitions and feature extraction[J].IEEE Trans-actions on Geoscience &Remote Sensing,2016,54(10):6217-6231.[5]㊀SANTI R,ZUO R,CHERNIAKOV M.Problem of signalsynchronisation in space-surface bistatic synthetic aper-ture radar based on global navigation satellite emissions -Experimental results [J].IET Radar Sonar and Naviga-tion,2010,4(1):110-125.[6]㊀SANTI F,ANTONIOU M,PASTINA D.Point spread func-tion analysis for GNSS-based multistatic SAR [J].IEEEGeoscience &Remote Sensing Letters,2015,12(2):304-308.[7]㊀ZHANG Q,ANTONIOU M,CHANG W,et al.Spatialdecorrelation in GNSS-based SAR coherent change de-tection[J].IEEE Transactions on Geoscience &RemoteSensing,2014,53(1):219-228.[8]㊀TZAGKAS D,ANTONIOU M,CHERNIAKOV M.Coher-ent change detection experiments with GNSS-based pas-sive SAR[C]Radar Conference.IEEE,2017.[9]㊀ZENG H C,WANG P B,JIE C,et al.A Novel GeneralImaging Formation Algorithm for GNSS-Based Bistatic SAR[J].Sensors,2016,16(3):294.[10]㊀TIAN W,TIAN Z,TAO Z,et al.Space-surface BiSARbased on GNSS signal:Synchronization,imaging and ex-periment result [C ]2014IEEE Radar Conference.IEEE,2014.[11]㊀TIAN W,ZHANG T,HU C,et al.Space-surface bistaticSAR using Beidou-2as illuminator[C]2014IEEE Inter-national Conference on Computer and Information Tech-nology,2014.[12]㊀ZENG Z,ANOTOIOU M,LIU F,et al.First Space Sur-face Bistatic fixed receiver SAR images with a navigationsatellite[C]//201112th International Radar Symposi-um (IRS).IEEE,2011:373-378.46空间电子技术2021年第2期[13]㊀TAO Z,TIAN Z,TIAN W,et al.Bistatic SAR imagingprocessing and experiment results using BeiDou-2/Com-pass-2as illuminator of opportunity and a fixed receiver[C]//Synthetic Aperture Radar.IEEE,2015:302-305.[14]㊀SHI Z,ZENG Z,ZHOU Y,et al.Point spread functiongeneration method of Geo-stationary GNSS based bistaticforward looking SAR[J].Optik,2019,179(1):89-94.[15]㊀万贝,段崇棣,牛新亮.星载GNSS-R海洋遥感载荷高灵敏度信号处理方法[J]空间电子技术,2017,14(4):91-96.[16]㊀LIU F,FAN X,ZHANG L,et al.GNSS-based SAR forurban area imaging:topology optimization and experi-mental confirmation[J].International Journal of Re-mote Sensing,2019,40(11-12):4668-4682. [17]㊀侯若涵,尚社,宋大伟.基于循环谱理论的GNSS-R信号监测方法[J]空间电子技术,2017,14(4):87-90+96.[18]㊀PASTINA D,SANTI F,PIERALICE F,et al.Maritimemoving target long time integration for GNSS-based pas-sive bistatic radar[J].IEEE Transactions on Aerospaceand Electronic Systems,2018,54(6):3060-3083.562021年第2期韩冲,等:一种新的BDS-BSAR多星融合目标监测算法。

改进Costas环的GPS载波跟踪环路*宋艳敏，苏中，季林，时佳斌【摘要】针对高动态环境下载波信号会产生较大多普勒频移而导致跟踪环路失锁的问题，对其基带信号进行双向限幅以改进Costas环的鉴相特性。

同时，采用叉积型鉴频器，通过频率牵引使捕获后的频差达到跟踪模块的工作范围，并根据对锁相环和锁频环的特性分析及其各自的优缺点，选择锁频环辅助锁相环的复合结构。

仿真试验结果表明，在高动态环境下（运动速度1 200 m/s）该跟踪环可以快速跟踪卫星信号，即时误差趋近于0，且当加速度达到40 g以上时，经过该复合环跟踪后的多普勒频移比传统锁相环减小了50%以上。

【期刊名称】火力与指挥控制【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4【关键词】GPS接收机，载波跟踪，高动态，改进Costas环引言在GPS接收机中，跟踪的主要目的是在使捕获后的频率和码相位参数的估计值精确化，然后从跟踪到的卫星信号中解调出导航数据。

跟踪一直是基带信号处理的重点和难点，它分为两部分，即载波跟踪和码跟踪。

一般来说，输入信号先与本地载波相乘，剥离输入信号的载波，再与本地码相乘，输出的就是导航信息。

高动态环境一般是指载体相对地球表面的速度在900 m/s以上，加速度在10 g以上。

目前，各个应用环境对于高动态环境下的信号跟踪需求迫切，这是因为高动态环境会使接收机的载波信号发生较大的多普勒频移，而导致接收机的跟踪环路失锁，以致无法正确跟踪、解调出信号。

针对高动态环境产生的较大多普勒频移，仅用PLL无法正常跟踪卫星信号，故一般使用锁频环辅助锁相环。

用一阶锁频环辅助二阶锁相环和二阶锁频环辅助三阶锁相环同时验证同一仿真环境下的信号跟踪，后者跟踪的卫星信号效果更佳。

因此，对于跟踪环路性能的研究逐渐成为国内外研究的重点，而设计适应于高动态环境下的载波跟踪环路，对减小载波多普勒频移变化率的影响具有重要意义。

载波跟踪环（简称载波环）的目的是尽力使其所复制的载波信号与接收到的卫星载波信号保持一致，从而通过混频机制彻底地剥离卫星信号中的载波。