[发明专利]GNSS的基于天线阵列干扰抑制模块的室内测试系统

说明书

 

技术领域

本发明属于全球导航卫星系统领域，特别涉及一种GNSS的基于天线阵列干扰抑制模块的室内测试系统。

背景技术

随着GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）的大力发展和普遍应用，人们日益关注其脆弱性研究。在军用领域，已有针对导航的干扰与抗干扰技术应用于实际的武器系统，并在部分战争中（如伊拉克战争和科索沃战争）得到展现。因此，GNSS接收系统的干扰及其抑制技术成为了该领域的研究热点。

在各种干扰抑制技术中，基于天线阵列的空域滤波、空时以及空频自适应处理技术由于能够抑制多种类型的干扰而成为该领域的主要研究对象。上述基于天线阵列的干扰抑制技术主要依靠天线阵列中各阵元信号之间的相位差来调整接收信号的空域方向，在干扰的波达方向上形成零陷，从而达到抑制干扰的目的。然而，干扰抑制技术的性能测试对环境要求较高：在测试中，为了得到空域相位信息，需要具有严格相位差信息的多路输入信号源，而在接收端则需要采用特制天线阵列，并精确校准相位中心，因此，目前大部分的研究只在仿真层面进行。而实际中的测试往往在电磁干扰被严格控制的暗室环境中进行，这种方式的缺陷是占用面积大、干扰空间位置确定困难，特别是对于多干扰源或者动态的测试环境，其实际的角度位置不容易控制，为系统的测试带来了极大的困难。

另一方面，在GNSS领域中，信号模拟器的主要厂商（如Spirent）等所提供的产品大多针对导航卫星信号进行设计，并没有提供干扰信号的模拟器。为了解决干扰抑制技术的测试问题，德国宇航局（DLR）曾利用GNSS信号模拟器（Spirent STR 4790）来研制具有空域相位信息的多路GNSS信号源。然而，该方案由于需要对各颗卫星信号的相位进行调整，难度很高且设计复杂，普通实验室很难达到。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明针对GNSS接收机中基于天线阵列的干扰抑制技术，提出了一种无需调整GNSS信号相位且对实验环境无过高要求的干扰抑制模块室内测试系统，该系统能从不同阶段验证基于天线阵列的干扰抑制算法性能。

 为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

1、一种GNSS的基于天线阵列干扰抑制模块的室内测试系统，用来测试干扰抑制算法性能，包括依次相连的控制单元、多通道数字干扰信号产生单元、干扰抑制处理单元和干扰抑制性能分析单元；所述的多通道数字干扰信号产生单元用来产生N路中频数字干扰信号，包括时钟模块、调制信号产生模块、数字调制模块和数字频率综合器，调制信号产生模块和数字频率综合器均与控制单元相连，时钟模块的输出端分别与调制信号产生模块、数字调制模块和数字频率综合器相连，调制信号产生模块和数字频率综合器的输出端分别与数字调制模块的不同输入端相连，数字调制模块的输出端连接干扰抑制处理单元的输入端。

操作者可通过控制单元控制调制信号产生模块和数字频率综合器，从而实现人为选择多通道数字干扰信号产生单元产生的中频数字干扰信号的类型。

上述干扰抑制处理单元为GNSS的基于天线阵列干扰抑制模块，即待测试的干扰抑制算法，该单元可利用空域滤波、空时或空频自适应处理等通用的基于天线阵列的干扰抑制算法对多通道数字干扰信号产生单元产生的N路中频数字干扰信号进行处理，达到抑制干扰的目的，处理后的数字信号进入干扰抑制性能分析单元。

上述干扰抑制性能分析单元用来分析干扰抑制处理单元的干扰抑制性能，可采用空频谱等方式对经干扰抑制处理单元进行干扰抑制处理后的信号进行分析，从而获得干扰抑制算法的干扰抑制性能。干扰抑制性能分析单元的具体表现形式为频谱仪或示波器，也可以通过数据采集方式进行后续处理能。

2、一种GNSS的基于天线阵列干扰抑制模块的室内测试系统，用来测试模数转换对干扰抑制算法性能的影响，包括依次相连的控制单元、多通道数字干扰信号产生单元、多通道数模转换单元、多通道模数转换单元、干扰抑制处理单元、干扰抑制性能分析单元。

上述多通道数模转换单元为受同一时钟模块控制的N个数模转换器（Digital to Analog Converter, DAC），主要用来将多通道多通道数字干扰信号产生单元产生的N路中频数字干扰信号变换为中频模拟干扰信号，并保持N路中频干扰信号的相位关系不变。