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随着导航技术的蓬勃发展，全球卫星导航系统展现出越来越强大的实用功能。跟踪环路作为导航接收机的核心环节，其性能的进一步提高显得更为重要。尤其在高动态环境下，载波跟踪精度将大大降低甚至出现失锁，研究如何提高载波跟踪环路在高动态环境下的跟踪性能具有非常重要的理论与实际意义。 本文以高动态环境为前提，着重研究如何提高载波跟踪环路的跟踪性能。首先介绍了信号跟踪的基本原理，在此基础上给出了高动态运动模型和经典的锁频辅助锁相载波跟踪环路，为后续研究奠定了理论基础。UKF和CKF作为两种非线性卡尔曼滤波算法，无需对非线性模型进行线性化，具有较高的精度和较好的鲁棒性。对于载波跟踪环路这一非线性系统，本文创造性地将UKF和CKF分别引入其中，设计了基于UKF算法和CKF算法的两种载波跟踪环路，并对其跟踪性能进行了仿真分析。仿真结果表明，引入非线性卡尔曼滤波算法的载波跟踪环路突破了原本对运动模型动态性能的局限性，能够更好地适应高动态环境，其跟踪精度也得到进一步提高。同时，本文通过仿真分析对两种非线性卡尔曼滤波算法下的载波跟踪环路的性能进行了对比，结果显示，基于CKF算法的载波跟踪环路的跟踪精度和稳定性皆略优于基于UKF算法的载波跟踪环路。最后，本文完成了基于CKF算法的载波跟踪环路系统的FPGA设计实现与功能仿真，进一步验证了该系统的可实现性。 本文的研究结果对高动态环境下接收机的性能优化提供了算法基础与实现依据。