[实用新型]单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星导航数字信号技术领域，具体涉及单频GNSS信号窄带干扰抑 制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统。

背景技术

全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)信号在全球范 围内提供全天候、实时、连续的高精度位置信息、速度和时间信息，在人们生活中发挥着日 益重要的作用。

GNSS信号采用扩频通信技术，本身具有强抗干扰能力，其抗干扰能力由扩频处理 增益及带宽决定。但在实际通信中，由于信号发射功率、设备实现成本及受增大带宽代价的 限制，扩频通信的抗干扰能力是有限的。GNSS信号到达接收天线的信号十分微弱，通常淹没 在噪声之中，容易受到外界干扰，特别是人为的干扰。当干扰信号功率超过扩频通信的抗干 扰容限时，通信性能就得不到保证，必须使用抗干扰技术来保证通信质量。按照干扰带宽相 对于GNSS信号带宽的大小，将其分为宽带干扰和窄带干扰两种。其中，对GNSS接收机影响最 大、最常见的干扰类型是窄带干扰。扩频通信中的窄带干扰抑制(NarrowBand Interference，NBI)技术通常在解扩处理之前进行，削弱窄带干扰部分，提高接收信号的载 噪比。

现有技术中的窄带干扰抑制装置主要分为时域的基于自适应滤波的窄带干扰抑 制装置和频域的基于FFT(FastFourierTransform，快速傅立叶变换)/IFFT(Inverse FastFourierTransform，快速傅立叶逆变换)的窄带干扰抑制装置。时域滤波具有硬件实 现复杂度高、收敛时间缓慢、群时延变化等缺点；频域的基于FFT/IFFT的窄带干扰抑制装 置是采用FFT计算接收到的信号的频谱特性，在频谱中查找干扰出现的频点，并对该频点的 信号进行相应的滤波处理，从而降低干扰在接收信号中的影响。频域算法由于可以利用 FFT/IFFT快速算法减少计算量，且能保证干扰抑制系统的线性相位，不存在收敛性问题，得 到了广泛应用。

目前常见的针对单频率GNSS信号的频域滤波主要有以下两种方式：

第一种方式，简单的基于FFT/IFFT的干扰抑制技术，将GNSS信号通过加窗处理、 FFT计算、NBI滤波处理以及IFFT计算后输出，该技术虽然可以去除窄带干扰，但加窗处理在 降低FFT时的频谱泄漏，避免干扰扩散至其他频点的同时，存在引起输入信号畸变，导致输 出信号的信噪比受到损失的缺点。

第二种方式，基于OFFT(OverlappedFastFourierTransform，叠加的快速傅立 叶变换)的干扰抑制技术，在第一种方式的基础上，采用将GNSS信号分为两路，分别经1/ 2FFT数据长度延迟和不延迟，分别独立进行加窗、FFT、干扰频率剔除、IFFT后，然后按照一 定的算法进行合路，该技术具有设计容易、可同时滤除多个窄带干扰等优点，但需要4个FFT (2个FFT模块和2个IFFT模块)引擎，硬件实现复杂度高，且频率分辨率较低，对信号衰减较 大。

随着GNSS技术的快速发展和应用需求的不断提高，利用多系统信号进行联合定位 的多模多频GNSS系统表现出了极大的优势。多模多频接收机可同时接收多个频率的卫星信 号，利用多系统联合定位技术，使定位精度和可靠性得到更大的提高，迅速成为导航领域的 研究和应用热点。但目前在多模多频接收机中使用OFFT技术进行NBI滤波时，若同时接收N 个频率的卫星信号，需要复制N个单频率信号的OFFT处理模块，此时硬件资源成本将成倍增 加，同时还增加了系统功耗。

另外，在FFT/IFFT硬件实现时，通常采用典型的DIF(DecimationinFrequency， 频域抽取)进行FFT处理。即FFT计算数据按顺序输入，计算结果逆序输出，采用这种结构进 行IFFT时，输入数据之前要对数据进行缓存以调整顺序的处理，这不仅占用大量存储空间， 且加大了流水处理延时，既提高了系统对存储资源的需求，又降低了系统实时性。

为解决上述问题，提出一种逆序输入顺序输出的FFT结构设计方法，解决了IFFT带 来的额外存储需求和流水迟滞问题，但是，GNSS输入中频信号按时域顺序输入，若按此方 法，必须在加窗处理后FFT计算前对输入数据顺序按“倒位序”处理，以给FFT输入的数据按 FFT蝶形顺序，同时保证了延迟M/2处理模块和加窗器按时域顺序处理，但是，“倒位序”处理 需要增加存储器进行存储，耗费较大的硬件资源。