Un enfoque novedoso de seguimiento de portadora para señales GPS basado en el filtro de Kalman de Gauss-Hermite
Autores: Klokov, Andrey; Kanouj, Motayam; Mironchev, Aleksandr
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un enfoque novedoso de seguimiento de portadora para señales GPS basado en el filtro de Kalman de Gauss-Hermite
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Enfoques
Sistema de seguimiento
Filtro de Kalman
Señales de GPS
Rendimiento
Señales débiles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
En un receptor GPS convencional, el sistema de seguimiento de portadora es la etapa clave que mantiene al receptor bloqueado a los parámetros de navegación por radio (RNPs) de la señal recibida. Las aproximaciones más comúnmente utilizadas para el sistema de seguimiento son bucle de bloqueo de fase (PLL), bucle de bloqueo de frecuencia (FLL) y PLL asistido por FLL. La principal limitación de las aproximaciones anteriores es que su rendimiento se deteriora al trabajar con señales débiles y en entornos difíciles. En los últimos años, las arquitecturas de bucle de seguimiento basadas en filtro de Kalman (KF) han ganado mayor atención debido a su robustez y mejor rendimiento en comparación con las arquitecturas convencionales. En este documento, se propone un algoritmo de seguimiento de portadora basado en filtrado de Kalman de Gauss-Hermite para receptores estáticos y en movimiento con señales GPS débiles. El rendimiento del algoritmo propuesto se compara con otras dos aproximaciones: filtro de Kalman extendido (EKF) y filtro de Kalman insaturado (UKF). Se realizaron simulaciones utilizando un simulador GPS definido por software y módulos de radio de dispositivo de software (SDR). Un análisis comparativo de los métodos de seguimiento demostró que el método de seguimiento propuesto muestra un mejor rendimiento y mejora la sensibilidad y capacidad de seguimiento en condiciones de señal débil en comparación con los métodos de seguimiento basados en EKF y UKF. Además, los resultados muestran que el enfoque propuesto mejora la precisión de la medición de la frecuencia Doppler bajo condiciones de operación dinámicas.
Descripción
En un receptor GPS convencional, el sistema de seguimiento de portadora es la etapa clave que mantiene al receptor bloqueado a los parámetros de navegación por radio (RNPs) de la señal recibida. Las aproximaciones más comúnmente utilizadas para el sistema de seguimiento son bucle de bloqueo de fase (PLL), bucle de bloqueo de frecuencia (FLL) y PLL asistido por FLL. La principal limitación de las aproximaciones anteriores es que su rendimiento se deteriora al trabajar con señales débiles y en entornos difíciles. En los últimos años, las arquitecturas de bucle de seguimiento basadas en filtro de Kalman (KF) han ganado mayor atención debido a su robustez y mejor rendimiento en comparación con las arquitecturas convencionales. En este documento, se propone un algoritmo de seguimiento de portadora basado en filtrado de Kalman de Gauss-Hermite para receptores estáticos y en movimiento con señales GPS débiles. El rendimiento del algoritmo propuesto se compara con otras dos aproximaciones: filtro de Kalman extendido (EKF) y filtro de Kalman insaturado (UKF). Se realizaron simulaciones utilizando un simulador GPS definido por software y módulos de radio de dispositivo de software (SDR). Un análisis comparativo de los métodos de seguimiento demostró que el método de seguimiento propuesto muestra un mejor rendimiento y mejora la sensibilidad y capacidad de seguimiento en condiciones de señal débil en comparación con los métodos de seguimiento basados en EKF y UKF. Además, los resultados muestran que el enfoque propuesto mejora la precisión de la medición de la frecuencia Doppler bajo condiciones de operación dinámicas.