[发明专利]一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统及实现方法

权利要求书

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模块、GPS阵列天线、射频前端、干扰抑制模块、基带处理单元和组合导航单元；

SINS模块通过测量载体的角速率和比力，计算出载体的位置、速度和姿态，将载体的位置、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，传输给干扰抑制模块；干扰抑制模块首先判断数字中频接收信号中是否存在大功率电磁干扰，如果存在大功率电磁干扰，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，射频前端输出的数字中频接收信号直接传输给基带处理单元；基带处理单元首先粗略捕获数字中频接收信号的C/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ρ_G、伪距率输入到组合导航单元；组合导航单元根据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_I和距离率并利用伪距ρ_G、伪距率和距离ρ_I、距离率对SINS、GPS误差状态进行实时估计，SINS误差状态反馈回SINS导模块，进行误差补偿，然后根据校正后的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模块。

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模块包括惯性测量元件和导航解算环节，惯性测量元件中包括陀螺仪和加速度计，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，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，所述的干扰抑制模块包括干扰检测单元和干扰处理器；干扰检测单元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射频前端的自动增益控制，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，射频前端的模数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。