動(dòng)態(tài)等離子體影響下GPS信號(hào)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(dòng)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(dòng)態(tài)等離子體使信號(hào)產(chǎn)生的幅度衰減和相位抖動(dòng)是造成黑障現(xiàn)象的重要原因之一。GPS信號(hào)受到等離子鞘套的影響,接收機(jī)無法捕獲和跟蹤GPS信號(hào),從而不能實(shí)現(xiàn)定位。因此改善等離子鞘套影響下GPS接收機(jī)性能變得很有意義。
　　本文中通過建立簡化的動(dòng)態(tài)等離子體模型,計(jì)算動(dòng)態(tài)等離子體影響下GPS信號(hào)的傳輸函數(shù),

2、從而研究動(dòng)態(tài)等離子體下GPS信號(hào)特點(diǎn),分析對(duì)接收機(jī)捕獲和跟蹤算法的影響。在飛行器高度為100Kft時(shí),等離子體產(chǎn)生幅度衰減超過了25dB,相位抖動(dòng)均方差為0.112 rad。在設(shè)計(jì)接收機(jī)捕獲跟蹤算法時(shí),本文既考慮了動(dòng)態(tài)等離子體對(duì)信號(hào)的影響,又考慮了飛行器的高動(dòng)態(tài)對(duì)接收信號(hào)的影響。針對(duì)GPS信號(hào)在等離子體影響下產(chǎn)生的幅度衰減和相位抖動(dòng),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(shí)間累積的各種捕獲算法,分析并仿真相位抖動(dòng)下捕獲性能,并且

3、研究了在飛行器高動(dòng)態(tài)對(duì)捕獲累積時(shí)間的影響,設(shè)計(jì)等離子體和大多普勒共同影響下信號(hào)捕獲方案,實(shí)現(xiàn)信噪比-31dB下多普勒一階變化率為500Hz/s時(shí)的信號(hào)捕獲。跟蹤時(shí)信號(hào)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(duì)文中對(duì)環(huán)路中總的相位噪聲進(jìn)行分析,采用點(diǎn)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(shí)影響下的信號(hào)跟蹤算法設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)載噪比32dBHz下,一階多普勒變化率500Hz/s、二階