专利名称：一种高抗干扰性能gps/sins组合导航系统及实现方法
技术领域：
本发明属于导航技术领域，涉及一种高抗干扰性能的GPS/SINS组合导航系统及实现方法。
背景技术：
全球定位系统(GPQ具有高精度、全天候、全球覆盖等性能优点，在军用及民用导航领域得到了广泛的重视和应用。然而，GPS属于无线电导航系统，其动态性能及抗干扰能力较差，特别是对于军事应用场合，由于载体往往处于高速机动和敌方电磁干扰环境中， 常规的GPS接收机将难以为用户提供连续、高精度的导航定位信息。捷联惯性导航系统 (SINS)则是一种完全自主的导航系统，能够以较高频率输出载体位置、速度和姿态，且对外界干扰及载体动态不敏感、隐蔽性好。SINS的缺点是导航误差随时间积累，需要由外部观测信息实时校正，因此常与GPS进行组合应用。GPS与SINS在性能上具有很强的互补性，将二者组合不仅可以充分发挥各自的优势，而且能够取长补短使GPS/SINS组合系统的总体性能远远优于各独立子系统。按照组合程度的不同，GPS/SINS组合系统通常可分为松组合、紧组合及超紧组合三种组合方式。松组合和紧组合主要是利用GPS输出的位置、速度或伪距、伪距率等信息校正SINS，以提高组合系统整体的导航精度。但在这两种组合方式中，GPS接收机仍处于独立的工作状态，组合系统的动态性能和抗干扰能力并未得到根本的改善。超紧组合是相对于松、紧组合更加复杂的组合模式，它将组合的概念应用到GPS接收机内部，利用SINS辅助信息优化标准伪码、载波跟踪环路结构，有效拓展了环路的动态跟踪能力，并能够降低噪声带宽，从而增强系统对噪声干扰的抑制能力。同时，SINS辅助信息能够提供伪码相位和多普勒频率的先验估计， 可用于缩短由天线遮蔽或短期干扰导致的GPS信号失锁后的重捕获时间。目前的GPS/SINS超紧组合系统主要通过缩减环路噪声带宽来增强GPS接收机信号跟踪环节的抗干扰能力，然而，窄带干扰信号具有时间上的相关性，单纯依靠降低噪声带宽并不能获得理想的抑制效果；并且，由于系统并未阻止干扰信号进入GPS接收机，致使强电磁干扰极易引起射频前端长时间的饱和及阻塞，进而导致接收机无法独立完成导航任务，这将对GPS/SINS组合系统产生致命的影响。因此，如何提高GPS/SINS组合系统在强电磁干扰环境中工作的可靠性能及处理复杂类型干扰信号的鲁棒性能，已成为GPS/SINS组合导航领域研究的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有GPS抗干扰技术的不足，提供了一种基于空域自适应调零天线的高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统及其实现方法，该方法增强了组合导航系统处理复杂类型干扰信号的鲁棒性。一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统的实现方法，具体步骤如下步骤一 GPS信号接收及射频前端处理；
步骤二 大功率电磁干扰检测；步骤三自适应调节天线波束，滤除大功率干扰信号；步骤四GPS、SINS导航解算及信息融合；步骤五获取辅助参数。一种基于空域自适应调零天线的GPS/SINS组合导航系统，主要包括SINS�？�、 GPS阵列天线、射频前端、干扰抑制�？�、基带处理单元和组合导航单元；SINS包括惯性测量元件(IMU)和导航解算环节；IMU测量载体的比力和角速率，将得到的比力和角速率信息传递给导航解算环节，导航解算环节根据IMU测得的比力和角速率信息计算出载体的位置、速度和姿态，导航解算环节将SINS导航参数传输给组合导航单元，所述的SINS导航参数为载体的位置、速度和姿态；GPS天线为四元圆阵阵列天线，用于区别接收信号的入射方向，并通过四个数据通道将接收信号传输给射频前端；射频前端包括带通滤波器(BPF)、低噪放大器(LNA)、本地振荡器、自动增益控制(AGC)、中频(IF)滤波放大环节和模数转换器(A/D) ；BPF具有频率选择作用，能够滤除阵列天线接收信号中的带外干扰，并将滤波后的信号送给LNA进行低噪放大，使极弱的GPS接收信号放大到可以进行模数转换的程度，低噪放大后的接收信号与本地振荡器提供的本地载波信号进行混频处理，得到中频接收信号后送给中频滤波放大环节，AGC控制中频滤波放大环节的放大幅度，使其满足A/D转换器动态范围的要求，A/D转换器将中频滤波放大后的中频接收信号由模拟类型转换为数字类型，并将数字中频接收信号传输给干扰抑制�？椋桓扇乓种颇？榘ǜ扇偶觳獾ピ透扇糯砥鳎桓扇偶觳獾ピ菟穆肥种衅到邮招藕畔喙鼐卣蟮奶卣髦捣植寂卸鲜种衅到邮招藕胖惺欠翊嬖诖蠊β实绱鸥扇牛⒔觳饨峁蠢「鳤GC，干扰检测结果同时用于启动干扰处理器如果存在大功率电磁干扰， 则启动干扰处理器，干扰处理器通过调节各数据通道的权值(复权值，包括幅度和相位)使阵列天线波束零陷对准干扰方向，滤除大功率的电磁干扰，并将干扰抑制后的数字中频接收信号传输给基带处理单元，如果不存在大功率电磁干扰，A/D转换器输出的数字中频接收信号将直接传输给基带处理单元；基带处理单元包括GPS信号的捕获环节和跟踪环节；捕获环节的主要功能是识别载体所有的可见卫星，并通过调节捕获环节中的伪码发生器、本地振荡器使本地伪码相位及载波频率与输入GPS信号的伪码相位和载波频率粗略对齐，捕获环节将捕获到的伪码相位及载波频率输送给跟踪环节进行细化处理；跟踪环节包括载波环和码环，载波环主要包括载波数控振荡器(载波NC0)、载波相位鉴别器和环路滤波器A ；数字中频接收信号与载波NCO生成的本地载波余弦、正弦信号进行混频运算，得到同相(I)、正交(Q)两路GPS基带信号，同相(I)、正交(Q)两路GPS基带信号与本地C/A码进行相关运算，相关结果输入到载波相位鉴别器中，载波相位鉴别器得到载波相位误差，将得到的载波相位误差输入环路滤波器A，载波相位误差经过环路滤波器 A滤波处理后，对载波NCO输出控制信号，载波NCO根据控制信号和辅助参数计算环节提供的载波多普勒频移信息调节本地载波的频率、相位，使之与输入GPS数字中频信号的载波频率、相位对齐；同时，载波NCO将调整后的本地载波频率通过比例因子转换对C/A码NCO 进行频率辅助。
码环主要包括C/A码数控振荡器(C/A码NC0)、码相位鉴别器和环路滤波器B，C/ A码NCO产生本地C/A码，同相(I)、正交(Q)两路GPS基带信号与本地C/A码进行相关运 算，相关结果输入到码相位鉴别器中，码相位鉴别器得到码相位误差，将得到的码相位误差 输入环路滤波器B，码相位误差经过环路滤波器B滤波处理后，对C/A码NCO输出控制信号， C/A码NCO根据控制信号和辅助參数调整本地C/A码相位，使得本地C/A码相位与输入的 GPS中频中的码相位对齐；码环、载波环分别输出C/A码相位和载波频率信息，将其转换为伪距Ptj、伪距率 Pc作为量测信息输入到組合处理单元；組合导航单元包括卡尔曼滤波器、辅助參数计算环节和距离、距离率转换环节；距 离、距离率转换环节根据SINS提供的载体位置、速度和姿态信息结合卫星星历计算出载体 与卫星之间的距离P1和距离率A，并作为量测信息输入到卡尔曼滤波器中；卡尔曼滤波器 利用码环、载波环提供的伪距P e、伪距率Pc和计算得出的距离P1、距离率巧，对SINS、GPS 误差状态进行实时估计，并将滤波器估计的SINS误差状态反馈回SINS�？橹校缘己絽⑹� 误差及惯性元件误差进行补偿；同时将GPS接收机钟频误差估计信息传输给辅助參数计算 环节，所述的GPS接收机钟频误差为本地数控振荡器(NCO)的频率误差；辅助參数计算环 节根据校正后的SINS导航參数、卫星星历和GPS接收机钟频误差估计信息计算得到辅助參 数，所述的辅助參数为C/A码相位估计值、多普勒频率估计值和GPS信号入射方向估计值， 将C/A码相位估计值、多普勒频率估计值和GPS信号入射方向估计值分別提供给码环中的 C/A码数控振荡器、载波环中的载波数控振荡器和干扰抑制�？橹械母扇糯砥�。本发明的优点在干(1)本发明在GPS/SINS超紧组合的基础上引入空域干扰抑制技术滤除GPS信号中 大功率的窄带干扰，有效避免了 GPS射频前端的饱和及阻塞，增强组合导航系统处理复杂 类型干扰信号的鲁棒性能；(2)利用校正后的SINS导航參数和卫星星历计算出GPS信号的入射方向，进而得 到GPS信号的导向矢量，避免了干扰抑制算法对GPS信号导向矢量的估计环节，从而增强干 扰处理的实时性，能够很好的满足动态用户导航定位的性能要求；(3)采用特征分析方法消除较小功率干扰信号对波束零陷深度的影响，直接将噪 声特征矢量(与干扰特征矢量正交)的加权作为阵列天线的最优权值，提高了干扰抑制算 法对不同干燥比(JNR)干扰环境的适应能力。
图1为本发明ー种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统的结构示意图；图2为本发明SINS辅助的GPS信号跟踪环节；图3为本发明ー种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航实现方法的流程图；图中I-SINS�？�2-GPS阵列天线 3_射频前端4_干抛職膜块5-基带处理単元 6-組合导航单元 101-惯性测量元件 H导节301-带通滤波器 302-低噪放大器 303-本地振荡器 1自动增
305-中颇滤浊放ナ 30fi-A/D鲜拖恶 401-干扰拾涮环节 402-干扰々卜理恶
501-捕获环节502-载波环503-码环504-载波NCO505-载波相位鉴别器506-环路滤波器A 507-C/A码NCO爭職509-环路滤波器β 601-卡尔曼滤波器602-辅助参数计算环603-距离、距离率转节换环节
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明。本发明的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，如图1所示，包括SINS模块 1、GPS阵列天线2、射频前端3、干扰抑制模块4、基带处理单元5和组合导航单元6 ；SINS�？�1包括惯性测量元件(IMU) 101和导航解算环节102。惯性测量元件101 中有陀螺仪和加速度计，分别用来测量载体的角速率和比力，将得到的比力和角速率信息传递给导航解算环节102，导航解算环节102根据IMUlOl测得的比力和角速率信息计算出载体的位置(P)、速度(V)和姿态(A)，导航解算环节102将SINS导航参数传输给组合导航单元6，所述的SINS导航参数为载体的位置、速度和姿态；GPS阵列天线2采用四元圆阵阵型，用于区别接收信号的入射方向，并通过四个数据通道将接收信号传输给射频前端3 ；射频前端3包括带通滤波器(BPF) 301、低噪放大器 (LNA) 302、本地振荡器303、自动增益控制(AGC) 304、中频(IF)滤波放大环节305和模数转换器(A/D)306 ；BPF301具有频率选择作用，能够滤除阵列天线2接收信号中的带外干扰， 并将滤波后的信号送给LNA302进行低噪放大，使极弱的GPS接收信号放大到可以进行模数转换的程度，低噪放大后的接收信号将与本地振荡器303提供的本地载波信号进行混频处理，得到中频接收信号后送给中频滤波放大环节305，AGC304控制中频滤波放大环节305 的放大幅度，使其满足A/D转换器306动态范围的要求，A/D转换器306将中频滤波放大后的中频接收信号由模拟类型转换为数字类型，并将数字中频接收信号传输给干扰抑制�？� 4 ；干扰抑制�？�4包括干扰检测单元401和干扰处理器402 ；干扰检测单元401根据四路数字中频接收信号相关矩阵的特征值分布判断数字中频接收信号中是否存在大功率电磁干扰，并将检测结果反馈给AGC304，干扰检测结果同时用于启动干扰处理器402 ；如果存在大功率电磁干扰，则启动干扰处理器402，干扰处理器402通过调节各数据通道的权值 (复权值，包括幅度和相位)使阵列天线波束零陷对准干扰方向，滤除大功率的电磁干扰， 并将干扰抑制后的数字中频接收信号传输给基带处理单元5，如果不存在大功率电磁干扰， A/D转换器306输出的数字中频接收信号将直接传输给基带处理单元5 ；基带处理单元5包括GPS信号的捕获环节501和跟踪环节；捕获环节501的主要功能是识别载体所有的可见卫星，捕获环节501根据辅助参数计算环节602提供的辅助参数快速调节捕获环节501中的伪码发生器、本地振荡器使本地伪码相位及载波频率与数字中频接收信号的伪码相位和载波频率粗略对齐，所述的辅助参数包括GPS载波信号多普勒频移和C/A码相位；捕获环节501将捕获到的C/A码相位和载波频率作为初始化信息分别输送给跟踪环节的C/A码数控振荡器507、载波数控振荡器504，跟踪环节将对捕获到的C/ A码相位和载波频率进行细化处理；如图2所示，跟踪环节包括载波环502和码环503，载波环502主要包括载波数控振荡器(载波NC0)504、载波相位鉴别器505和环路滤波器A506 ；数字中频接收信号与载波 NC0504生成的本地载波余弦、正弦信号进行混频运算，得到同相I、正交Q两路GPS基带信号，同相I、正交Q两路GPS基带信号与C/A码数控振荡器(C/A码NC0) 507生成的本地C/A 码进行相关运算，相关结果输入到载波相位鉴别器505中，载波相位鉴别器505得到载波相位误差，将得到的载波相位误差输入环路滤波器A506，载波相位误差经过环路滤波器A506 滤波处理后，对载波NC0504输出控制信号，载波NC0504根据控制信号和辅助参数计算环节 602提供的多普勒频率信息调节本地载波的频率、相位，使之与数字中频接收信号的载波频率、相位精确对齐；同时，载波NC0504将调整后的本地载波频率通过比例因子转换对C/A码 NC0507进行频率辅助。码环503主要包括C/A码数控振荡器(C/A码NC0) 507、码相位鉴别器508和环路滤波器B509，C/A码NC0507产生本地C/A码，同相I、正交Q两路GPS基带信号与本地C/ A码进行相关运算，相关结果输入到码相位鉴别器508中，码相位鉴别器508得到码相位误差，将得到的码相位误差输入环路滤波器B509，码相位误差经过环路滤波器B509滤波处理后，对C/A码NC0507输出控制信号，C/A码NC0507根据控制信号和辅助参数调整本地C/ A码相位，使得本地C/A码相位与输入数字中频接收信号中的码相位精确对齐；所述的辅助参数由跟踪环节具体的工作模式决定；为防止载波环502工作性能下降对码环503造成污染，并保证码环503的稳定性以及组合导航系统的可靠性，将码环503设置为载波辅助模式和SINS辅助模式，通过控制开关实现两种工作模式的切换；当载波环502工作正常时，连接触点a、b，利用本地载波频率信息对码环503进行辅助，所述的辅助参数为通过比例因子转换的本地载波频率；若载波环502发生异常，则断开触点a、b，连接触点a，c,由辅助参数计算环节602辅助码环203， 此时，所述的辅助参数为多普勒频率；载波环502中的环路滤波器A506、码环503中的环路滤波器B509分别输出载波频率和码相位信息，将其转换为伪距率/ 、伪距Pe作为量测信息输入到组合导航单元6 ；组合导航单元6包括卡尔曼滤波器601、辅助参数计算环节602和距离、距离率转换环节603 ；组合导航单元6中的距离、距离率转换环节603根据SINS�？�1提供的载体位置、速度和姿态信息结合卫星星历计算出载体与卫星之间的距离P χ和距离率約，并作为量测信息传输给卡尔曼滤波器601，卡尔曼滤波器601利用码环503、载波环502提供的伪距P e、伪距率Pc和计算得出的距离P1、距离率A，对SINS、GPS误差状态进行实时估计，并将滤波器估计的SINS误差状态反馈回SINS导模块1，对导航参数误差及惯性元件误差进行补偿；同时将GPS接收机钟频误差估计信息传输给辅助参数计算环节602 ；所述的SINS导航参数误差包括载体位置、速度和姿态误差，所述的惯性元件误差包括加速度计零偏和陀螺仪漂移误差，所述的GPS接收机钟频误差为本地数控振荡器(NCO)的频率误差；辅助参数计算环节602根据校正后的SINS导航参数、卫星星历和GPS接收机钟频误差估计信息计算得到辅助参数，所述的辅助参数为多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值，将多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值分别提供给载波环502中的载波NC0504、码环503中的C/A码NC0507及干扰抑制�？橹械母扇糯砥�402。本发明的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航实现方法，流程如图3所示，具体包括以下步骤步骤一 GPS信号接收及射频前端处理；GPS阵列天线2采用四元圆阵阵型，将接收到的GPS射频信号通过四个数据通道传输给射频前端3 ；射频前端3对GPS射频信号进行带通滤波、低噪放大、混频及A/D转换处理，得到GPS数字中频信号，将GPS数字中频信号输入到干扰检测环节401。步骤二 大功率电磁干扰检测；干扰检测环节401首先计算GPS数字中频接收信号的相关矩阵R，并根据相关矩阵R的特征值分布情况判断数字中频接收信号中是否存在大功率干扰。实际计算中，对相关矩阵R的估计为
权利要求
1.一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，包括SINS�？�、GPS阵列天线、射频前端、干扰抑制�？�、基带处理单元和组合导航单元；SINS�？橥ü饬吭靥宓慕撬俾屎捅攘Γ扑愠鲈靥宓奈恢谩⑺俣群妥颂靥宓奈恢�、速度和姿态传输给组合导航单元；GPS阵列天线接收信号，并将接收信号传输给射频前端；射频前端滤除阵列天线接收信号中的带外干扰，然后进行低噪放大，放大后的信号与射频前端提供的本地载波信号进行混频处理，得到中频接收信号，然后将中频接收信号由模拟类型转换为数字类型，传输给干扰抑制�？椋桓扇乓种颇？槭紫扰卸鲜种衅到邮招藕胖惺欠翊嬖诖蠊β实绱鸥扇牛绻嬖诖蠊β实绱鸥扇牛顺蠊β实牡绱鸥扇牛⒔扇乓种坪蟮氖种衅到邮招藕糯涓淼ピ绻淮嬖诖蠊β实绱鸥扇牛淦登岸耸涑龅氖种衅到邮招藕胖苯哟涓淼ピ换淼ピ紫却致圆痘袷种衅到邮招藕诺腃/A码相位和载波频率，然后对中频接收信号的C/A码相位和载波频率进行精确跟踪，然后将得到的C/A码相位和载波频率转换为伪距Pe、伪距率/ 输入到组合导航单元；组合导航单元根据SINS�？樘峁┑脑靥逦恢�、速度和姿态信息结合卫星星历计算出载体与卫星之间的距离P1和距离率外，并利用伪距P e、伪距率Pc和距离P1、距离率約，对 SINS、GPS误差状态进行实时估计，SINS误差状态反馈回SINS导�？椋形蟛畈钩ィ缓蟾菪Ｕ蟮腟INS导航参数、卫星星历和GPS接收机钟频误差估计信息计算得到多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值，将多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值分别提供给基带处理单元及干扰抑制�？�。
2.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的SINS�？榘ü咝圆饬吭偷己浇馑慊方冢咝圆饬吭邪ㄍ勇菀呛图铀俣燃疲直鹩美床饬吭靥宓慕撬俾屎捅攘Γ玫降谋攘徒撬俾市畔⒋莞己浇馑慊方冢� 导航解算环节根据惯性测量元件测得的比力和角速率信息计算出载体的位置、速度和姿态，导航解算环节将SINS导航参数传输给组合导航单元，所述的SINS导航参数为载体的位置、速度和姿态。
3.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的GPS阵列天线采用四元圆阵阵型，用于区别接收信号的入射方向，并通过四个数据通道将接收信号传输给射频前端。
4.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于， 所述的射频前端包括带通滤波器、低噪放大器、本地振荡器、自动增益控制、中频滤波放大环节和模数转换器；带通滤波器滤除阵列天线接收信号中的带外干扰，并将滤波后的信号送给低噪放大器进行低噪放大，使GPS接收信号放大到能够进行模数转换，低噪放大后的接收信号将与本地振荡器提供的本地载波信号进行混频处理，得到中频接收信号后送给中频滤波放大环节，自动增益控制控制中频滤波放大环节的放大幅度，使其满足模数转换器动态范围的要求，模数转换器将中频滤波放大后的中频接收信号由模拟类型转换为数字类型，并将数字中频接收信号传输给干扰抑制模块。
5.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的干扰抑制�？榘ǜ扇偶觳獾ピ透扇糯砥鳎桓扇偶觳獾ピ菟穆肥种衅到邮招藕畔喙鼐卣蟮奶卣髦捣植寂卸鲜种衅到邮招藕胖惺欠翊嬖诖蠊β实绱鸥扇牛⒔觳饨峁蠢「淦登岸说淖远鲆婵刂疲扇偶觳饨峁庇糜谄舳扇糯砥鳎蝗绻嬖诖蠊β实绱鸥扇牛蚱舳扇糯砥鳎扇糯砥魍ü鹘诟魇萃ǖ赖娜ㄖ凳拐罅刑煜卟ㄊ阆荻宰几扇欧较颍顺蠊β实牡绱鸥扇牛⒔扇乓种坪蟮氖种衅到邮招藕糯涓淼ピ绻淮嬖诖蠊β实绱鸥扇牛淦登岸说哪Ｊ黄魇涑龅氖种衅到邮招藕沤苯哟涓淼ピ�。
6.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的基带处理单元包括GPS信号的捕获环节和跟踪环节，捕获环节根据组合导航单元的辅助参数计算环节提供的辅助参数快速调节捕获环节中的伪码发生器、本地振荡器使本地伪码相位及载波频率与数字中频接收信号的伪码相位和载波频率粗略对齐，所述的辅助参数包括GPS载波信号多普勒频移和C/A码相位；捕获环节将捕获到的C/A码相位和载波频率作为初始化信息分别输送给跟踪环节的C/A码数控振荡器、载波数控振荡器，跟踪环节将对捕获到的C/A码相位和载波频率进行细化处理；跟踪环节包括载波环和码环，载波环主要包括载波数控振荡器、载波相位鉴别器和环路滤波器A ；数字中频接收信号与载波相位鉴别器生成的本地载波余弦、正弦信号进行混频运算，得到同相I、正交Q两路GPS基带信号，同相I、正交Q两路GPS基带信号与C/A码数控振荡器生成的本地C/A码进行相关运算，相关结果输入到载波相位鉴别器中，载波相位鉴别器得到载波相位误差，将得到的载波相位误差输入环路滤波器A，载波相位误差经过环路滤波器A滤波处理后，对载波数控振荡器输出控制信号，载波数控振荡器根据控制信号和组合导航单元的辅助参数计算环节提供的多普勒频率信息调节本地载波的频率、相位， 使之与数字中频接收信号的载波频率、相位精确对齐；同时，载波数控振荡器将调整后的本地载波频率通过比例因子转换对C/A码数控振荡器进行频率辅助；码环主要包括C/A码数控振荡器、码相位鉴别器和环路滤波器B，C/A码数控振荡器产生本地C/A码，同相I、正交Q两路GPS基带信号与本地C/A码进行相关运算，相关结果输入到码相位鉴别器中，码相位鉴别器得到码相位误差，将得到的码相位误差输入环路滤波器 B，码相位误差经过环路滤波器B滤波处理后，对C/A码数控振荡器输出控制信号，C/A码数控振荡器根据控制信号和辅助参数调整本地C/A码相位，使得本地C/A码相位与输入数字中频接收信号中的码相位精确对齐；载波环中的环路滤波器A、码环中的环路滤波器B分别输出载波频率和码相位信息，将其转换为伪距率/ 、伪距P G作为量测信息输入到组合导航单元。
7.根据权利要求6所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的辅助参数由跟踪环节具体的工作模式决定，具体为码环设置为载波辅助模式和SINS 辅助模式，通过控制开关实现两种工作模式的切换；当载波环工作正常时，连接触点a、b， 利用本地载波频率信息对码环进行辅助，所述的辅助参数为通过比例因子转换的本地载波频率；若载波环发生异常，则断开触点a、b，连接触点a，c,由组合导航单元的辅助参数计算环节辅助码环，所述的辅助参数为多普勒频率。
8.根据权利要求1所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统，其特征在于，所述的组合导航单元包括卡尔曼滤波器、辅助参数计算环节和距离、距离率转换环节；组合导航单元中的距离、距离率转换环节根据SINS模块提供的载体位置、速度和姿态信息结合卫星星历计算出载体与卫星之间的距离ρ x和距离率A，并作为量测信息传输给卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波器利用基带处理单元的码环、载波环提供的伪距P e、伪距率Pc和计算得出的距离P工、距离率A，对SINS、GPS误差状态进行实时估计，并将滤波器估计的SINS误差状态反馈回SINS导�？椋缘己讲问蟛罴肮咝栽蟛罱胁钩ィ煌苯獹PS接收机钟频误差估计信息传输给辅助参数计算环节；所述的SINS导航参数误差包括载体位置、速度和姿态误差，所述的惯性元件误差包括加速度计零偏和陀螺仪漂移误差，所述的GPS接收机钟频误差为本地数控振荡器(NCO)的频率误差；辅助参数计算环节根据校正后的SINS导航参数、卫星星历和GPS接收机钟频误差估计信息计算得到辅助参数，所述的辅助参数为多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值，将多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值分别提供给基带处理单元载波环中的载波数控振荡器、码环中的C/A码数控振荡器及干扰抑制模块中的干扰处理器。
9. 一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航实现方法，其特征在于，具体包括以下步骤 步骤一 GPS信号接收及射频前端处理；GPS阵列天线采用四元圆阵阵型，将接收到的GPS射频信号通过四个数据通道传输给射频前端；射频前端对GPS射频信号进行带通滤波、低噪放大、混频及A/D转换处理，得到 GPS数字中频信号，将GPS数字中频信号输入到干扰检测环节； 步骤二 大功率电磁干扰检测；干扰检测环节首先计算GPS数字中频接收信号的相关矩阵R，并根据相关矩阵R的特征值分布情况判断数字中频接收信号中是否存在大功率干扰； 相关矩阵R的估计为
10.根据权利要求9所述的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航实现方法，其特征在于，所述的步骤五，对于单颗GPS卫星，其信号入射方向的俯仰角θ与方位角￠)表示为
全文摘要
本发明公开了一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统及实现方法，属于导航技术领域，系统包括GPS阵列天线及射频前端、干扰抑制�？�、GPS基带处理环节、SINS�？楹妥楹系己降ピ�。方法包括步骤一GPS信号接收及射频前端处理；步骤二大功率电磁干扰检测；步骤三自适应调节天线波束，滤除大功率干扰信号；步骤四GPS、SINS导航解算及信息融合；步骤五获取辅助参数。本发明具有优良的动态跟踪能力和抗干扰性能，能够有效避免大功率干扰信号造成GPS射频前端饱和及阻塞，提高导航系统应对复杂类型干扰环境的鲁棒性能。
文档编号G01S19/49GK102353970SQ20111015506
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者王新龙, 纪新春 申请人:北京航空航天大学
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