[发明专利]GNSS空间信号畸变的自动识别与处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星信号畸变的自动识别与分析处理方法，用于卫星信号故障快速定位。 

背景技术

GNSS（Global Navigation Satellite System）导航信号是卫星导航系统最重要的组成部分之一，导航信号质量的优劣，将直接反映导航卫星系统的PVT（Position,Velocity,Time）性能，同时也能够反映卫星有效载荷的工作状态及各种电性能指标。进行GNSS空间信号质量的评估，是导航卫星系统设计和运行过程中最重要的环节之一，不仅可以为导航系统信号设计、关键技术在轨验证提供技术手段和支撑，还可以监测评估其他导航卫星系统，为自身科学研究和应用提供有价值的参考。 

为保证给用户提供高质量服务，GPS和GALILEO均已建设配套的导航信号质量监测评估环境，实时监测评估各自卫星导航系统信号。在监测过程中，曾多次发现卫星信号畸变现象，最具代表性的有如下几次信号故障： 

（1）在1993年10月，美国GPS-SVN19卫星由于射频电路故障导致信号异常。美国斯坦福大学相关研究人员在对SVN19L1信号谱离线分析时，发现L1信号功率谱出现载波泄漏：主瓣中心有异常11dB尖峰凸起，谱边缘有明显不对称；对L1信号时域分析时，发现C/A码与P码严重不同步，约有6m的偏离，当SV19参与L1C/A差分解算时，就会产生3m～8m的定位偏差。最终经过一系列修正，定位偏差降低至不到25cm，RF谱中无载波泄漏现象发生。 

（2）当美国GPS SVN49出现问题时，DLR（德国宇航研究院）利用其GNSS信号监测评估系统，在SVN49运行期间长期连续跟踪、采集、评估SVN49信号的相关特性：如多径延迟，功率及相位等。通过评估从30米大口径天线接收到的实时L1信号IQ信号星座图发现，信号在较高仰角处出现畸变，经分析排查，发现L5有效载荷连接部分的辅助天线接口处产生内在的L1/L2多径信号。因此，DLR在第一时间发现信号异常并给出详尽的信号异常原因分析，为信号异常分析提供依据。 

（3）欧盟利用各自空间信号质量监测与评估设备，观测了GIOVE-A与GIOVE-B试验卫星信号，发现E1BOC（15,2.5）和E5AltBOC（15,10）的功率谱不对称现象， 并分析了该现象对用户的影响，为故障排查提供有价值的参考依据。 

纵观GNSS历史，导航卫星信号曾出现过几次信号异常，对用户（尤其是高精度用户）带来了不同程度的影响，虽然最终经过信号质量分析，排查出故障原因并得到修正，但是，大多情况下只是就事论事，只针对发现的问题进行事后分析研究，目前国内外还不能实时或准实时的进行信号异常的自动识别并分析，并及时给出信号异常原因，为故障快速排查提供有价值的参考依据。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种卫星信号畸变的自动识别与分析处理方法，能够在卫星信号存在畸变的情况下，及时发现异常，并能够识别异常可能存在的原因，为GNSS空间信号故障排查与定位提供有力技术支撑。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤： 

（1）建立信号畸变模型库，包括干扰模型库和接收通道标校模型库，根据实际测量得到的干扰参数及干扰监测数据建立各类干扰或组合式干扰模型；根据实际测量得到的通道标校值建立相应的通道传输模型； 

（2）对采集的卫星导航信号进行分析处理，包括预处理和分析评估，所述的预处理包括数据初步检验、数据格式转换、数据归一化、通道均衡、干扰识别和频域分离出有效信号，所述的分析评估是对预处理后的信号进行捕获跟踪和解调，得出实测数据评估参数或评估结果图形； 

（3）建立标准信号图形或参数模型；然后根据实际传播接收环境设定相应的多普勒频移、干扰监测和通道标校，模拟真实情况下的传播接收环境，仿真各类标准信号图形或参数在经过模拟的传播接收环境后的信号图形或参数，将其作为评估比对模板，从而建立信号分析比对模型库； 

（4）根据卫星、空间传播环境和地面接收系统之间可能产生的畸变分别建立畸变模型，建立畸变信号模型库。 

本发明的有益效果是：能够对卫星信号存在的畸变进行自动识别与分析处理，并在畸变情况下评估畸变对用户测距的影响，能够在第一时间内给出信号异常现象并分析原因，提高信号质量评估效率及可靠性，有力协助系统进行故障排查与定位，为各类导航用户提供可靠的支持信息，提高GNSS系统的服务质量，并在一定程度上对保证卫星导航系统的完好性做出贡献。 

附图说明