動態(tài)等離子體影響下GPS信號捕獲跟蹤研究.pdf

1、飛行器高速再入大氣的過程中,與大氣發(fā)生劇烈的摩擦,從而在飛行器表面形成一層動態(tài)的等離子體,即等離子鞘套,可以造成通信中斷,稱之為黑障現(xiàn)象。動態(tài)等離子體使信號產(chǎn)生的幅度衰減和相位抖動是造成黑障現(xiàn)象的重要原因之一。GPS信號受到等離子鞘套的影響,接收機無法捕獲和跟蹤GPS信號,從而不能實現(xiàn)定位。因此改善等離子鞘套影響下GPS接收機性能變得很有意義。
　　本文中通過建立簡化的動態(tài)等離子體模型,計算動態(tài)等離子體影響下GPS信號的傳輸函數(shù),

2、從而研究動態(tài)等離子體下GPS信號特點,分析對接收機捕獲和跟蹤算法的影響。在飛行器高度為100Kft時,等離子體產(chǎn)生幅度衰減超過了25dB,相位抖動均方差為0.112 rad。在設計接收機捕獲跟蹤算法時,本文既考慮了動態(tài)等離子體對信號的影響,又考慮了飛行器的高動態(tài)對接收信號的影響。針對GPS信號在等離子體影響下產(chǎn)生的幅度衰減和相位抖動,文中采用長數(shù)據(jù)累積的方法,比較了在低信噪比下長時間累積的各種捕獲算法,分析并仿真相位抖動下捕獲性能,并且

3、研究了在飛行器高動態(tài)對捕獲累積時間的影響,設計等離子體和大多普勒共同影響下信號捕獲方案,實現(xiàn)信噪比-31dB下多普勒一階變化率為500Hz/s時的信號捕獲。跟蹤時信號幅度的衰減最終反映在環(huán)路的信噪比比中,文中相位噪聲對文中對環(huán)路中總的相位噪聲進行分析,采用點積叉積鑒頻器,鎖頻環(huán)輔助鎖相環(huán)(FLL-PLL),高階環(huán)路濾波器等完成了等離子體和大多普勒同時影響下的信號跟蹤算法設計,實現(xiàn)載噪比32dBHz下,一階多普勒變化率500Hz/s、二階