基于SINS輔助的PLL帶寬選擇方法

湯霞清， 陳書磊， 武 萌， 高軍強， 孫澤鵬

(陸軍裝甲兵學院兵器與控制系， 北京 100072)

捷聯慣導系統(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)可以進行自主導航，但誤差隨著導航時間的增加而累積，定位精度會大幅下降。全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)可以實時更新位置且長時間定位，但在高動態和弱信號的戰場環境下，其極易受到干擾，造成信號失鎖。因此，把SINS和GNSS的優點結合起來，用SINS來輔助GNSS跟蹤衛星信號，以提高信號跟蹤的魯棒性，是目前導航研究的熱點[1]。

GNSS接收機的衛星信號跟蹤性能與環路帶寬的選擇密切相關:在較小的環路帶寬下誤差較小，但動態性能不足；較大的環路帶寬雖然可提高接收機的動態性能，適應高動態的環境，但會引入更多的噪聲，使衛星信號不易分辨，造成失鎖[2]。因此，需選擇最優帶寬并設計帶寬的門限，使跟蹤環路滿足高動態、低載噪比的環境[3]。GNSS的導航數據實時存儲于載波和偽隨機碼進行了二次調制后的無線電中，用戶要想得到精確的導航數據，接收機可以采用載波鎖相環(Phase Lock Loop, PLL)和碼環(Delay locked Loop, DLL)跟蹤數據[4]。而PLL更容易受到動態應力等誤差的影響，因此改進PLL環路結構更能提高跟蹤性能。

筆者采用SINS輔助PLL的環路結構，提出了一種簡單直觀的調節環路帶寬的方法，使跟蹤環路帶寬可以根據信號的載噪比和載體動態實時進行調整，以穩定跟蹤信號。

1 傳統的載波跟蹤環路分析

1.1 傳統PLL結構

傳統PLL由鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器組成，其基本模型如圖1所示，其中：θ1(s)為輸入量；θe(s)為誤差量；Kd為鑒相器增益；……