[发明专利]用于减轻全球定位系统(GPS)信号的带内干扰的方法、系统和计算机可读介质

说明书

相关的申请

现在公开的主题要求享受于2012年2月28日提交的美国临时专利申请序列No.61/604,480的权益；该临时专利申请的公开内容以引用方式全部并入本申请。

技术领域

本申请中描述的主题涉及用于增强无线信号的接收的方法和系统。更具体地，本申请中描述的主题涉及用于减轻GPS信号的带内干扰的方法、系统和计算机可读介质。

背景技术

在我们的商业、民用和军用企业中，GPS信号发挥着日益增长的作用，提供了从蜂窝塔同步到运货卡车跟踪和无人机导航的一切。这种对GPS的依赖使得影响其接收的干扰的增长频率、功率和复杂性成为对我们的经济以及我们的家乡和国家安全的实质威胁。

破坏性的扰乱和欺骗(一种特别阴险的扰乱形式)似乎被伊朗使用来捕获US无人驾驶飞机。欺骗信号是故意在GPS频带中广播的GPS模拟，用以以屏蔽实际的信号并唆使无人机自动驾驶仪将交通工具引入歧途。此外，来自容易伪造的发射机的更强大的信号可以使GPS接收机看不见，潜在地导致空难以及破坏我们国家的基础设施。

通常，可以将提出的用于对抗影响GPS或其他射频(RF)接收机的干扰的技术分类为数字信号处理、模拟滤波或导向天线(steered antenna)。数字信号处理方法复杂且多样，但是取决于具有足够的信噪比(SNR)的信号，且所述信号在其被数字化前优选地免于失真。这些方法可能还需要长的信号记录以及大量的计算。模拟带通滤波器通过拒绝在期望的频率范围之外的频率来提高信噪比。虽然这降低了失真的风险，但是对于在通带频率处发生的干扰不起作用。阵列导向用于减少接收机在扰乱源的方向上的敏感度，但是其具有若干缺点：硬件在大小、重量、功率、成本和计算复杂度方面施加了大量的负担；并且阵列导向同样地减少了对想要从空方向或由空侧瓣表示的其他方位接收的信号的敏感性。因此，空导向主要限制于地面站或大型交通工具，其具有有效载荷容量和能量来提供所需要的硬件和功率。

传统的用于战胜干扰的系统依赖于时间或空间分集。时间分集从天线信号中切除出现干扰的时段，以避免其削弱感兴趣的信号(SI)。空间分集依赖于干扰和SI之间在传播方向上的差，用于降低接收系统对来自干扰方向的信号的敏感性。可以通过机械地或电气地在干扰方向上对空(null)进行导向或通过使用面向干扰方向和SI方向的定向天线来减少敏感性。在此，在不削弱SI的情况下战胜干扰需要大量的阵列天线单元、对应用到阵列单元信号的权重进行的计算密集型运算、和/或导向定向天线。但是，这样的空间分集技术也削弱了从与干扰的方向接近的方向传播的SI。并且，使用更少阵列单元和/或更少定向天线拓宽了空，导致在大范围的方位上消除了SI，并降低了整体的系统性能。针对于此，显然，需要的技术是能够在任意方位上战胜干扰，并且在没有大量阵列单元或使用定向天线的情况下就能这样，所述任意方位包括在方位上接近SI的那些方位。

针对于上文，我们提出的GPS接收机包括：以降低的成本和复杂度，通过使用全向接收天线来选择性消除欺骗以及其他类型的带内干扰，以及消除带宽，所述全向天线提供了更大的角度操作范围。

发明目的

本发明的第一目的是增强对导航信号的接收。第二目的是增强对射频信号的接收。第三目的是减轻削弱GPS接收的信号。第四目的是减轻GPS欺骗。第五目的是减轻多个干扰源。第六目的是减少进入接收机的信号功率。

发明内容

公开了用于对GPS信号进行相位受控滤波以减轻欺骗以及其他类型的带内干扰的设备和方法。

根据一个方面，本申请描述的主题包括一种用于对GPS信号进行相位受控滤波以减轻欺骗以及其他类型的带内干扰的设备。该设备包括如下中的至少一个：天线组、前馈类型的信号修改电路、信号转换器电路以及接收机电路。天线组包括：第一天线和第二天线，其可以接收处于GPS频率的信号；以及任何类型的发射机天线，其可以发射经过修改的第二天线信号。修改电路可以是可以修改来自第二天线的信号的任何类型，其包括如下中的至少一个：检测器、放大器、相移器、延迟单元、组合器和控制器。转换器电路可以是可以将信号转换用于数字处理的任何类型。接收机可以是可以处理天线信号以提供增强的GPS输出的任何类型。