专利名称：一体化的抗干扰卫星导航接收系统及其抗干扰处理方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航技术领域，特别是一种一体化的抗干扰卫星导航接收系统， 以及一体化的抗干扰卫星导航接收系统的抗干扰处理方法。
背景技术：
卫星导航系统是由空间星座部分、地面监控部分和用户接收设备三大部分组成， 具备定位、导航、高精度授时功能的系统，其广泛应用于航海、航空、测量、测绘、精密定位等行业领域。卫星导航系统的空间星座部分由分布在不同轨道平面上的多颗卫星组成，以保证地面接收机在任一时刻、覆盖范围内的任一地点都可以接收到足够数量的卫星信号，并通过解算得到接收机的位置、速度和时间等信息。目前，全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)主要包括美国的GPS、俄罗斯的GL0NASS，中国的北斗系统，以及欧洲的GALILEO系统。
图1是传统GNSS接收机的组成原理框图。传统GNSS接收机通常分为天线单元和接收单元两大部分。天线单元，也叫天线前端，它的作用是，由天线将空间中的导航卫星电磁波信号转换为电信号；输出的射频模拟信号经由射频电路将其放大、下变频、滤波、模数转换，输出数字中频信号。其中，下变频是指将卫星波段的信号(频率一般为IGHz到2GHz) 降到几MHz至几十MHz的中频信号，中频信号才可以做进一步的信号处理。滤波部分为一个带通滤波器，其作用是将带外噪声滤除。模数转换是将经过下变频和滤波后的中频模拟信号转变为数字信号，数字信号才可以做进一步的数字信号处理。接收单元对天线单元输出的数字中频信号进行基带处理，继而进行导航定位的解算，以得到用户接收机的位置、速度和时间等信息。基带处理单元一般是数字电路，主要包括相关器、中频载波生成、码时钟生成等部分。随着卫星导航应用的日益普遍，用户对接收机终端可靠性和抗干扰能力的要求也逐步提高。接收机在进行信号接收、传输和处理的过程中不可避免的引入了一些干扰信号， 这些干扰信号可能来自于自然的干扰，也可能来自人为干扰。如果干扰信号的幅度大于有用信号的幅度，真实的卫星导航信号将被埋没在干扰信号中。一旦进入接收机的混合信号达不到后续载波跟踪环以及码跟踪环所要求的载噪比，接收机将无法正常工作。或者虚假的卫星信号以强于真实卫星信号的形式，让接收机锁定错误的卫星信号，就会解算出虚假的导航数据。以上所述这些情况，都将直接影响到导航定位的精度。如何将这些干扰信号滤除，进而加强接收机系统的抗干扰能力，具有十分重要的意义，也是接收机系统需要解决的一个关键问题。和接收机有用信号带宽相比较，我们可以将干扰信号分为带外干扰和带内干扰。 一般在接收机的天线和前端加入带通滤波器，用来抑制带外的干扰信号。但是如果带外干扰信号足够强，接收机天线和前端滤波电路不足以将其抑制，后续的基带信号处理和导航解算仍将受到很大的影响。同时，带内干扰也会带来诸多问题。为了降低干扰信号对卫星导航信号以及解算过程造成的不利影响，图2给出了一种带有抗干扰处理�？榈腉NSS接收机的组成原理框图，其中采用了抗干扰处理�？椋糜谝种平邮栈ǖ滥诘母扇判藕�。天线单元中，射频电路将接收到的卫星射频信号转换为数字中频信号I，该数字中频信号进入抗干扰处理�？榻锌垢扇糯�。传统的GNSS接收机中，天线单元和接收单元被分别是两个独立的部件，这是为了便于天线单元能够安装在运动载体或地面的适当点位上，同时接收单元也可灵活选用多种厂家、不同型号的接收设备。但是为了适应不同接收设备中不同中频频率的要求，经过抗干扰处理的数字中频信号II还需要经过数模转换和上变频处理，重新还原到与射频信号同频率的高频模拟信号。接收单元将天线单元输出的射频模拟信号下变频到接收机可以进行处理的中频信号，再模数转换为数字信号，最后送入基带处理和导航解算单元，解算出用户接收机的位置、速度和时间等信息。这里，将抗干扰处理�？楹突砟？橹涞牟糠殖浦德时浠徊糠郑枰赋龅氖牵谑导实腉NSS 接收机中，其中的数模转换和上变频、下变频和模数转换分别隶属于天线单元和接收单元的两个不同的电路板。上述的抗干扰处理模块，置于射频电路和频率转换部分的数模转换�？橹洌缮淦档缏肥涑龅氖种衅敌藕臝通过抗干扰处理�？椋愿扇判藕沤幸种疲涑鍪种衅敌藕�11。所采用的抗干扰技术可以有多种途径，例如目前比较流行的抗干扰滤波技术，包括空域滤波、频域滤波和时域滤波等的一种或几种组合，也可以是其它抗干扰处理技术。空域滤波，即天线阵技术，包括可控波束天线和自适应调零天线。可控波束天线可以使波束定向到所要跟踪的卫星，从而把增益加到所希望的信号上，它可以最大限度的利用滤波抑制干扰信号的进入；自适应调零天线是利用扩频系统伪随机码信号深埋在热噪声中的特点， 把若干个独立的天线振子的输出自动组合起来，使进入接收机系统的总输入功率减至最低限度，可以有效地促使强干扰源电平降低到热噪声的电平。空域滤波技术需要和天线阵相结合，这样采用不同数量的天线，结合某些滤波算法，就可以实现干扰信号的最佳抑制。频域滤波通过干扰频率的搜索确认和自适应陷波点的产生，对窄带信号具有很高的抑制度。 而时域滤波是利用宽带干扰信号与卫星导航信号相关性不强的特点来实现滤波目的。上述频率变换部分的上变频模块，用于将中频模拟信号上变频到与原卫星射频信号同频率的高频模拟信号，其混频原理图如图3所示。中频模拟信号的同相分量(I)和正交分量(Q)通过一个正交内插滤波器进行采样率上变换，输出内插信号。为满足Nyquist 基本准则，内插滤波器的采样频率要大于所需上变频频率的最高频率的两倍。然后内插信号的I和Q分量分别在混频器中与本振信号相乘，所得的上变频后的I和Q分量在加法单元中相加，产生高频模拟信号。若经过正交内插滤波器后，内插信号的I和Q分量i^uU) 和&F1,Q(t)可分别表达为Sif1j j(t) = AipaX (t" τ )D(t- τ ) cos (2 π fIFjlt+Φ IFjl)sIFljQ(t) = AIFax (t- τ )D(t- τ ) sin (2 π fIFjlt+Φ IFjl)其中Aif,i为内插信号的幅值，x(t-x)为伪随机码，D(t_ τ )为数据码，fIFa为中频频率，Ctm1为相位。内插信号的I和Q分量分别进入混频器，并分别与I路和Q路本振信号相乘，可得I路和Q路的混频信号分别为Smixj(t) = sinj(t)sl0ll(t)= AlFtAt 一tW一τ)cos(2;r/〃,’/ + φη.·λ)ΑΙΟ Χ cos(2tt//0 / + φ]Ο Χ)
权利要求
1.一体化的抗干扰卫星导航接收系统，包括天线单元和接收单元，其特征在于，所述天线单元和接收单元是一体化结构，包括依次连接的天线、射频电路、抗干扰处理模块、基带处理�？楹偷己浇馑隳？椋凰隹垢扇糯砟？橹糜谏淦档缏泛突砟？橹洌涫淙攵肆由淦档缏罚涑龆肆踊砟？椋凰隹垢扇糯砟？樯霞捎凶坏缏罚淦档缏肥涑龅氖种衅敌藕磐ü垢扇拍？槎愿扇判藕沤幸种坪笾苯咏牖砟？榈氖淙攵耍凰鲎坏缏酚糜谕瓿杀忍厥裳德室约笆种衅灯德实淖还δ埽凰隹垢扇糯砟？楹突砟？橹涿挥衅德时浠徊糠�。
2.根据权利要求1所述的一体化的抗干扰卫星导航接收系统，其特征在于，所述射频电路包含放大电路部分、下变频电路部分、滤波电路部分和模数转换电路部分。
3.根据权利要求1所述的一体化的抗干扰卫星导航接收系统，其特征在于，所述抗干扰处理�？椴捎每垢扇怕瞬际趸蚱渌垢扇糯砑际酰隹垢扇怕瞬际醢ǹ沼蚵瞬ā⑵涤蚵瞬ê褪庇蚵瞬ㄖ械囊恢只蚣钢肿楹�。
4.根据权利要求1所述的一体化的抗干扰卫星导航接收系统，其特征在于，所述卫星导航接收系统为单系统终端或多系统终端；所述卫星导航系统包括美国的GPS系统，俄罗斯GL0NASS系统，中国的北斗系统，欧洲的GALILEO系统，以及以后可能出现的新的卫星导航系统。
5.一体化的抗干扰卫星导航接收系统的抗干扰处理方法，其特征在于，包括以下步骤1)射频电路将接收到的卫星射频信号依次进行放大处理、下变频处理、滤波处理和模数转换处理，输出数字中频信号；2)输出的数字中频信号进入抗干扰处理�？榻锌垢扇糯恚蓖ü稍诳垢扇糯砟？樯系淖坏缏罚瓿杀忍厥裳德室约笆种衅灯德实淖唬�3)将经过抗干扰处理�？榇砗蟮氖涑鲂藕沤谢砗偷己蕉ㄎ坏慕馑�。
6.根据权利要求5所述的一体化的抗干扰卫星导航接收系统的抗干扰处理方法，其特征在于，所述抗干扰处理所采用的抗干扰技术为抗干扰滤波技术或其它抗干扰处理技术， 所述抗干扰滤波技术包括空域滤波、频域滤波和时域滤波中的一种或几种组合。
全文摘要
本发明提供一种一体化的抗干扰卫星导航接收系统，去掉了传统的抗干扰GNSS接收机中抗干扰处理�？楹突砟？橹涞钠德时浠徊糠郑煜叩ピ缏泛徒邮盏ピ缏泛隙唬苡行Ъ蚧缏罚档偷缏钒宓母丛佣�、成本和功耗，同时减少信号的信噪比损失，提高接收机的电磁兼容性以及抗干扰能力。其特征在于，所述抗干扰处理�？橹糜谏淦档缏泛突砟？橹洌涫淙攵肆由淦档缏罚涑龆肆踊砟？椋豢垢扇糯砟？樯霞捎凶坏缏罚淦档缏肥涑龅氖种衅敌藕磐ü垢扇拍？槎愿扇判藕沤幸种坪笾苯咏牖砟？榈氖淙攵耍蛔坏缏酚糜谕瓿杀忍厥裳德室约笆种衅灯德实淖还δ�。
文档编号G01S19/13GK102207549SQ201010169229
公开日2011年10月5日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者不公告发明人 申请人:北京泰豪联星技术有限公司
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