高精度GPS信号TDOA/FDOA相位条纹跟踪技术综述

"该文档详细介绍了基于TDOA（Time Difference of Arrival）和FDOA（Frequency Difference of Arrival）相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法。针对传统GPS接收机码跟踪和载波跟踪的局限性，文中列举并分析了多项国内外研究，旨在提高伪距测量精度和应对多普勒频率变化带来的挑战。" 正文: 全球定位系统（GPS）是现代导航和定位的核心技术，其信号跟踪是确保精确定位的关键步骤。传统的GPS接收机码跟踪依赖于延迟锁定环（DLL），通过比较本地码发生器产生的超前和滞后信号与接收信号的相关性，以调整码相位，实现伪距的精确测量。然而，这种方法在高精度应用中存在限制，如码相位误差的测量范围有限，且容易受到多径干扰和噪声的影响。 为了提升码跟踪的精度，学者们提出了多种创新方法。例如，有的研究通过分界点的最小二乘拟合来优化码相位估值，但这种方法适用于码相位误差较小的情况；另一些研究则改进了码鉴别器，采用归一化超前减滞后的功率包络型算法，扩大了鉴相线性范围，但并未简化环路结构。此外，还有研究通过计算互功率相位谱的条纹频率来测量码相位，减少了所需的相关器数量，但可能在噪声较大的环境中牺牲部分精度。 载波跟踪是GPS信号处理的另一个重要环节，目标是恢复与接收到的载波同频的相干信号。传统的锁频环（FLL）和锁相环（PLL）在面对多普勒频率快速变化时可能会失效。因此，研究人员提出优化鉴频器和环路滤波器，以拓宽鉴频范围和减小误差。混合锁频环和锁相环的跟踪策略也被提出，能够根据噪声环境自动切换工作模式，改善频率跟踪的稳定性。另外，通过采用不同的方法构造相干累加变量，可以提升在弱信号环境下的频率牵引速率。 文献中还提到了最大似然估计（MLE）等高级统计方法，这些方法在载波相位估计和多径干扰抑制方面表现出色。最大似然估计能提供无偏的码相位估计，尤其在多径干扰下，能够显著提高GPS接收机的性能。 基于TDOA和FDOA相位条纹的GPS信号跟踪方法旨在克服传统技术的局限性，通过改进码跟踪和载波跟踪策略，实现更高精度的定位。这些研究不仅关注提高测量精度，还关注在各种环境条件下的鲁棒性和适应性，以满足未来导航系统的需求。