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高精度卫星导航接收机抗干扰技术分析

发布时间:2019-09-29 14:42:09? 文章来源:/? 作者:岑编辑? 阅读:次


莫文晖

摘要:新时期,高精度的卫星导航接收机受到了广泛的应用,但极其容易受到多种外界因素的干扰和影响,想要充分发挥卫星导航接收机的实际功用,寻求相应的抗干扰技术是十分必要的。本文就针对高精度卫星导航接收机抗干扰技术进行了简要的探讨分析,从不同种类的受干扰形式入手,提出了几点有效的应对措施。

关键词:卫星导航接收机;抗干扰技术;高精度

中图分类号:TN973 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2019)05-0213-02

0 引言

新时期,随着我国各项技术的逐渐发展进步,卫星定位系统也获得了极为广泛的应用。早在几十年前,国外就有发射全球卫星导航系统的先例。经过数十年的发展,卫星定位系统已经在原有的基础之上逐渐趋于完善,但此类系统普遍存在着一个共性的问题,那就是卫星导航接收机极易受到外界因素的干扰和影响。尤其是在较为复杂的环境当中,接收机受到了干扰情况越为明显。在下文中就从几个较为常见的受干扰形式入手,提出几点有效的抗干扰措施。

1 高精度卫星导航接收机的常见受干扰情况

通常情况下,卫星导航接收机的抗干扰需求取决于信号接收和处理环境,而卫星导航信号本身就是弱信号,额定功率为-130dBm左右,在复杂环境中,对弱信号的处理显得尤为重要。

GPS的C/A码接收机输入端的S/N大概是-19dB/2MHz,P码的带宽相对要宽10倍,期接收信噪比还要低10dB。其他卫星导航系统的信号也大多如此。为了检测到这样的弱信号,必须采取措施来提高信噪比S/N,所以卫星导航信号都采用直接序列扩频体制。提高信噪比主要依靠相干积分,也可以适当利用非相干积分,但要获得好的处理增益,必须依赖接收机各环节的可靠保证。

高精度卫星导航接收机具备着先进化、现代化的特征,因而其内部结构也普遍具备复杂性,能够对其造成干扰的情况多种多样,我们可以具体将常见的干扰形式分为潜在干扰以及人为干扰两大类别。

2 高精度卫星导航接收机抗干扰措施

根据上文的分析,我们可以发现,能够对于高精度卫星导航接收机造成干扰的原因多种多样,无论是收电磁辐射还是接收的信号功率过弱,都会导致信息难以识别。为有效解决此类问题,可以通过完善星上抗干扰技术以及地面抗干扰技术两种有效方法来起到有效的作用。其中星上抗干扰技术包括发射相应的导航站卫星、强化系统的发射功率、运用方向性的天线、适当调整频段等

3 高精度卫星导航接收机抗干扰技术分析

高精度卫星导航接收机在实际运用的过程当中,具备着其他接收机所不具备的优势和特征,外界对其所带来的干扰不仅类型较多,且应对起来难度较大。其中,最为有效的一种干扰形式就是压制式干扰,此种干扰类型就可以被细分为宽带干扰以及窄带干扰两个类别。因此,想要更大程度上发挥抗干扰技术的實际作用,很多时候需要采取多种方式并用的形式,以应对不同种类的干扰情况。

在应对窄带干扰时,建议能够充分运用频域滤波的方式来限制此类干扰类型所带来的不良影响,但是值得注意的是,此种方式只是已被应用于应对窄带干扰的过程中,对于宽带干扰则往往不会起到有效的应对作用。如果存在着两种干扰形式共存的情况,我们提倡能够采取频域滤波以及空时滤波级联的应用方式,同时解决多种不同的问题。值得注意的是,此种多种干扰共存的情况往往出现频率较高,针对此类问题,可以采取增加相应镇远个数的方式来实现应对。

3.1 频域干扰的应对方式

面对频域干扰问题,所能运用的最为直接的方式就是采取快速傅里叶变化将相应的信号转换至频域,然后通过借用频域处理模块找准窄带干扰所处的位置,并将其消除,然后再将已经去除的信号变换回时域。最为适宜的输出信号就是去除窄带干扰后的输入信号。

3.2 空时滤波方式分析

当干扰信号出现时,高精度卫星导航接收机往往难以区分哪种信号是真正有用的信号,因此,会直接接收全部信号。而通过运用空域自适应滤波的方式,能够有效实现对于有用信号以及干扰信号的区分,摒摒除干扰信号所带来的影响。空域自适应滤波,也就是我们常说的自适应阵列处理方式,阵源通道往往是独立存在的,层层延时形成了相应的滤波,能够有效识别干扰。如果视为时间的延时节点相同,阵源会构成不同的空域自适应滤波,能够实现对于空间干扰源头的识别。空时域处理以及空频域处理同样具备着较为突出的作用,采取联合运用的方式能够更大程度上强化高精度卫星导航接收机对抗干扰的能力。

在对于空时滤波进行计算时,可以采取开环算法以及闭环算法两种形式。其中闭环算法经过了数十年的发展,其实际应用水平也得到了较大的提升。闭环算法在实际计算过程当中,不仅操作步骤较为简单,而且计算量普遍较小。但此种算法也存在着一定的局限性,那就是当输入数据协方差矩阵的特征值较为分散时,算法的收敛速度会明显降低,甚至会存在不收敛的情况。高精度卫星导航接收机所处的运行环境通常较为复杂,应用闭环算法往往会显现出较多的弊端,此时则可以适当运用开环算法。开环算法的优势性在于无需充分考虑特征值的分布情况,可以那不同的动态范围内起到干扰抑制的作用。

4 性能仿真情况分析

依据我们上文中对于频域滤波级联空时滤波处理方式的分析,在实际研究的过程当中,我们构建起了一个具备着4元阵天线组成的抗干扰接收机。而性能仿真主要是针对单一干扰以及两项干扰来研究的。在出现单一干扰问题得情况下,干扰与信号之间的夹角逐步调大,但无论在哪一种情况下,平信比都大于60dB;在出院两项干扰的情况下,夹角逐渐调大,平信比都大于60dB。根据上述结果,我们可以发现,通过运用频域滤波以及空时滤波级联的技术方式,能够有效强化卫星导航接收机的抗干扰水平。

5 结语

综上所述,高精度卫星导航接收机在获得了广泛的应用的同时,也面临着容易受到外界干扰的问题。原有的抗干扰方式已经难以解决现阶段卫星导航接收机所面临的干扰问题,通过运用频域滤波级联空时滤波处理方法能够起到较为突出的抗干扰作用。在未来的发展过程中,我们还需要针对此类问题进行更为深入的分析,以便更大程度上强化卫星导航接收机的抗干扰性能。

参考文献

[1] 陈强.卫星导航接收机的抗干扰技术分析[J].无线电工程,2011(11):34-36,64.

[2] 刘沉.实用化卫星导航抗干扰接收机关键技术研究[D].国防科学技术大学,2011.

本文来源:高精度卫星导航接收机抗干扰技术分析:/lunwen/1342.html

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