[发明专利]一种北斗卫星终端设备一体式抗干扰设计方法

说明书

本发明涉及北斗卫星终端设备抗干扰技术，为解决北斗卫星导航功能和短报文接收功能同时需要抗干扰问题，本发明公开了这一种北斗卫星终端设备一体式抗干扰设计方法，其步骤是：首先通过阵列天线的方式将4个导航接收天线和4个短报文接收天线组成抗干扰天线，然后统一设计抗干扰处理模块，包括共用本振源、频率合成器和FPGA芯片，最后使用无约束时空自适应算法进行抗干扰软件编写实现抗干扰能力。

技术领域

本发明设计了一种北斗卫星终端设备抗干扰方法，针对具备北斗卫星导航(RDSS)和北斗短报文(RNSS)双向数据链两种功能的卫星终端设备提出了一种集成设计方法，可以同时满足两个系统的抗干扰需求。

本发明通过将卫星导航和短报文数据链两个系统的抗干扰天线和硬件电路进行一体化设计，在保证产品性能的同时还能减少产品的体积、重量和硬件成本。

背景技术

北斗卫星导航系统可以提供全天候、高精度的定位、导航和授时功能，北斗卫星系统的短报文通信功能则具备远距离超视距双向通讯能力。随着北斗卫星导航系统的逐步建立，卫星导航及短报文双向通讯在各类军用飞行器中的使用日益普遍。同时为适应战场作战环境，对卫星导航及短报文通讯的抗电磁干扰能力也提出了较高的要求，由于两种功能所使用的工作频点不同，现有常规设计方法常常将卫星导航的抗干扰电路与短报文的抗干扰电路分开设计，抗干扰天线也分别实现，对于结构体积有严格要求的应用背景，使用常规设计方法对于飞行器的总体设计提出了很高的要求。

由于导航和短报文通信功能均为北斗系统所提供的功能服务，其工作频段均在1GHz～3GHz之间、抗干扰方法类似，对于硬件要求趋同，本发明提出了一种整体设计方法，将抗干扰天线组成抗干扰天线阵、共同使用一片FPGA实现抗干扰信号处理。使用本发明方法可以减少一个抗干扰天线的体积，同时至少减少一片FPGA芯片的硬件成本。

发明内容

本发明提出了一种北斗卫星终端设备一体式抗干扰设计方法，使得终端设备可以同时实现卫星导航和短报文通讯的抗干扰功能，终端设备可以共用一个抗干扰天线，抗干扰处理模块，同时使用类似的抗干扰算法。

为了实现上述方法，本发明通过以下技术方案实现：

1.集成设计抗干扰天线

利用导航和短报文接收信号的波长不同针对设计了两组边长不同的2×2抗干扰天线阵列，同时选择圆形天线阵子以减少结构上的干涉，将较小的一个方形阵列嵌套至较大的一个方形阵列中并在中心位置安装短报文发射阵子，最后统一封装至一个大的天线罩下形成完整的抗干扰天线。

2.抗干扰模块设计

抗干扰处理单元采用一体化设计思路，即两个频点的处理在同一个模块中完成。整个抗干扰部分采用了唯一统一的一个本振源、频率合成器和FPGA芯片，同时在处理过程中共用前端频域窄带干扰抑制模块、权值计算模块和内部SDRAM存储器模块。

3.抗干扰算法设计

卫星导航系统由于采用DSSS技术而具有良好的隐蔽性、保密性、抗多径衰落特性以及抗干扰能力，扩频系统具有较高的处理增益，使系统本身就具有较高的抗干扰性能。但是当干扰强度超出扩频增益所能够提供的抑制能力时，需要采取一定的信号处理手段来增强系统抗强干扰的能力。本发明使用时空自适应滤波算法进行抗干扰处理，在四阵元的条件下可以实现最多三个干扰源的抑制。

本发明方法与现有技术方法相比，其优点和有益效果是：

1)减少天线体积和重量。由9个天线阵子组成的抗干扰天线设计减小了天线的体积和重量。

2)统一抗干扰硬件电路设计，减少了FPGA、温补晶振等硬件器件的使用数量，减少产品体积重量，同时降低产品成本。

3)由于减少硬件资源和使用单一天线罩，相比于传统产品的加工制造成本，整体降低30％～40％。