本发明属于跟踪方法，具体涉及一种高动态卫星信号跟踪方法。
背景技术：
随着社会发展和科技的进步，卫星导航在社会、军事、经济、测绘等领域得到广泛应用。为了充分利用全球定位导航系统的技术优势，我国在此领域作了大量的研究和实现工作，并取得了非常明显的成果，尤其是在低、中动态领域。然而随着民用市场的推广和军事需求的快速发展，高铁、军民用飞机、导弹、航空航天等高动态载体的应用越来越广泛，如何对高动态环境下导弹、飞机、航空航天器等进行精确的定位导航，成为卫星导航领域研究的热点和重点。出于对国防、军事安全方面的考虑，美国等西方国家对高动态卫星信号的接收研究始终处于严格保密状态，以至于先进的技术不能够被其他国家合理的利用。因此，需要研究我国自己的卫星导航系统及相关的高动态跟踪技术，满足特殊民用行业及国防建设的需求。
卫星信号载波跟踪是接收机基带信号处理的核心部分，是接收机正常工作的基石。只有正确估计载波多普勒频移，才能进行后期电文的解调、定位、授时和导航。信号跟踪的精度和稳定性直接影响导航定位系统的工作及整个接收载体的运动状态。如何能够快速准确的完成卫星信号的跟踪，尤其是高动态环境下卫星信号的跟踪是卫星导航定位系统研究的热点。因此研究高动态北斗卫星信号的跟踪技术，对我国民用和军用领域的导航应用都具有深远的意义。
研究高动态环境下的卫星信号跟踪，最关键的是如何实现对卫星信号载波多普勒频移和伪码相位的精确估计。美国喷气推进实验室(jetpropulsionlaboratory，jpl)于20世纪80到90年代以gps系统为基础，针对传统频域跟踪算法的缺陷，提出了许多载波参数的时域估计算法，且做了大量的软件仿真和硬件实现。高动态卫星信号载波跟踪算法大致可以分为以下四类：一是传统跟踪环路的优化，主要对锁频环(fll)和锁相环(pll)为基础的频域载波跟踪算法进行优化和改进。二是基于信号参数估计理论的时域载波跟踪方法。三是基于惯导辅助的跟踪方法。四是新颖的载波跟踪算法。
目前高动态卫星信号载波跟踪算法很多，各算法有其优势也有劣势，在实际使用时我们根据具体的应用范围选择合适的算法。另外很多载波跟踪算法与理论也仅仅是在仿真阶段，到实际应用还有很长的路要走。因此，针对高动态北斗卫星信号的跟踪，研究基带信号处理中跟踪环路的性能优化问题,提出一个更为鲁棒、更高精度和更稳定的跟踪环路有重要的现实意义。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种高动态卫星信号跟踪方法。
本发明是这样实现的：一种高动态卫星信号跟踪方法，包括下述步骤：
步骤一、求跟踪相位差
得到锁相环鉴别器输出量phase_discri(k)
然后循环执行步骤二至步骤五，
步骤二、建立离散状态方程
建立离散系统状态方程为
x(k+1)＝ax(k)+bu(k)，其中a＝[0,1；0,1]，b＝[0；1]，
x(0)和u(0)的值由外部给定，除第一次运算使用外部给定值之外，其余循环次数均采用x(k)＝[y(k-1)；y(k)]，其中y(k)为载波nco控制频率，为最终滑模变结构控制器输出控制量，
步骤三、求切换函数
切换函数为
s(k)＝ce(r-x(k))，其中ce＝[c,1]，滑模面参数c的值由外部给出，r为外部给定参数，
步骤四、求载波相位估计值
载波相位估计值为
r1＝[r(k),r(k+1)]，r(k)＝y(k-1)+phase_disric(k)
phase_disric(k)为步骤一得到参数；
步骤五、求控制律
控制律为
u(k)＝(ceb)-1(cer1-ceax(k)-s(k)-ds(k))
其中，ce为步骤三参数，b为外部给定参数，r1为步骤四计算参数，，a为步骤二参数，其他参数分别为ds(k)＝-εtsgn(s(k))-qs(k)，趋近速度参数q，滑模面参数c，符号函数的增益参数ε，控制周期t，上述几个参数的典型值分别为，sgn表示取符号，
步骤六、求nco频率控制值
载波nco频率控制值为
y(k)＝y(k-1)+u(k)
u(k)为步骤五计算出的参数，y(k)作为当前计算结果输出，同时该结果作为下一次循环时步骤二的参数值。
本发明的有益效果是：本发明基于滑模变结构控制原理，提出一种变结构控制器，实现对高动态卫星导航信号载波跟踪。基于变结构控制器的载波跟踪环路，可对由高动态引起的多普勒频移信号进行稳定跟踪，满足弹载等高动态环境应用。
具体实施方式
一种高动态卫星信号跟踪方法，包括下述步骤：
步骤一、求跟踪相位差
pe＝[phase_discri(k-1)；phase_discri(k)]，其中phase_discri(k)是锁相环鉴别器输出量，锁相环鉴别器一般可采用phase_discri(k)＝atan(ips(k)/qps(k))算法，或其他鉴相算法。
本步骤采用现有技术实现。
然后循环执行步骤二至步骤五。
步骤二、建立离散状态方程
建立离散系统状态方程为
x(k+1)＝ax(k)+bu(k)，其中a＝[0,1；0,1]，b＝[0；1]，
x(0)和u(0)的值由外部给定，除第一次运算使用外部给定值之外，其余循环次数均采用x(k)＝[y(k-1)；y(k)]，其中y(k)为载波nco控制频率，为最终滑模变结构控制器输出控制量，
步骤三、求切换函数
切换函数为
s(k)＝ce(r-x(k))，其中ce＝[c,1]，滑模面参数c的值由外部给出，典型值为100，r为外部给定参数。
步骤四、求载波相位估计值
载波相位估计值为
r1＝[r(k),r(k+1)]，r(k)＝y(k-1)+phase_disric(k)
phase_disric(k)为步骤一得到参数；
步骤五、求控制律
控制律为
u(k)＝(ceb)-1(cer1-ceax(k)-s(k)-ds(k))
其中，ce为步骤三参数，b为外部给定参数，r1为步骤四计算参数，，a为步骤二参数，其他参数分别为ds(k)＝-εtsgn(s(k))-qs(k)，趋近速度参数q，滑模面参数c，符号函数的增益参数ε，控制周期t。上述几个参数的典型值分别为，c＝100，ε＝1，q＝200，t＝0.001，sgn表示取符号。
趋近速度参数q主要影响切换函数的动态过渡过程，适当调整该参数能够改变系统向滑模面的趋近速度，可以更好地改善系统动态品质。q越大，系统到达滑模面的速度越快，尤其是q越接近于1/t时，系统趋近速度最快。对于切换函数设计，主要是设计滑模面参数c(即滑模面斜率)，其目的是保证滑模运动渐近趋于稳定且具有较快的运动响应速度。调节该参数对系统调节时间有较大影响，滑模面参数c越大，滑模运动段响应越快，快速性越好。因而，增大c和q都可以响应提高系统的快速性。但是参数过大会导致系统控制量输出过大，并且在实际控制中，往往会引起系统的抖振。符号函数的增益参数ε是系统克服摄动及外部干扰的主要参数，ε越大，系统克服摄动和外部干扰的能力就越强。但是过大的增益将会导致系统抖振加大，一般而言，系统的抖振幅度与ε成正比。
通过调节上述参数，即可对不同动态的信号实现快速趋近，特别情况下同样可以实现高动态信号的稳定跟踪。
步骤六、求nco频率控制值
载波nco频率控制值为
y(k)＝y(k-1)+u(k)
u(k)为步骤五计算出的参数。
该值控制nco产生本地载波频率，即可实现卫星信号载波同步。