[发明专利]一体化的抗干扰卫星导航接收系统及其抗干扰处理方法

说明书

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GLONASS，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1GHz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模块的GNSS接收机的组成原理框图，其中采用了抗干扰处理模块，用于抑制接收机通道内的干扰信号。

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模块进行抗干扰处理。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，将抗干扰处理模块和基带处理模块之间的部分称之为频率变换部分，需要指出的是，在实际的GNSS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。