افزایش دقت ردیابی برداری سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در شرایط سیگنال ضعیف مبتنی بر فیلتر کالمن تطبیقی ردیاب قوی

Abstract

در این مقاله یک روش جدید برای ردیابی برداری سیگنال­ ماهواره­های GPS در شرایطی که سیگنال ضعیف می‌باشد، ارائه شده است. در ردیابی برداری معمولاً از فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) استفاده می‌شود. یکی از مشکلات فیلتر کالمن مرسوم، واگرایی آن‌ است. برای جلوگیری از واگرایی فیلتر کالمن، از فیلتر کالمن تطبیقی استفاده می‌شود. روش مرسوم تطبیقی­کردن فیلتر کالمن در ردیابی برداری، استفاده از پنجره‌ای با طول محدود می‌باشد اما طول این پنجره نمی‌تواند از یک حدی بزرگتر باشد و از طرفی، بعد از گذشت مدت زمانی اندک، فیلتر کالمن دوباره واگرا می‌شود. همچنین، طول پنجره به­صورت تجربی و با توجه به خصوصیات آماری تعیین می‌شود که ممکن است به ازای یک مقدار خاص جواب ایده­آل حاصل شود و به ازای یک مقدار دیگر چنین نشود. از این‌رو، در این مقاله از فیلتر کالمن تطبیقی ردیاب قوی (STKF) استفاده شده است. نتایج شبیه­سازی‌ها نشان می­دهد که STKF تطبیقی نسبت به EKF تطبیقی در ردیابی برداری از دقت بالاتری برخوردار بوده و همچنین درصورتی­که پارامترهای STKF به­درستی تنظیم شوند، پیچیدگی محاسباتی ردیابی برداری پیشنهادی کمتر از روش مرسوم خواهد بود. همچنین، نتایج نشان می­دهد که در ردیابی برداری مبتنی بر STKF تطبیقی نسبت به ردیابی برداری مرسوم، خطای اندازه‌گیری فرکانس حامل، خطای اندازه­گیری موقعیت و سرعت به مقدار قابل توجهی کاهش یافته است.