一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于导航接收机的脉冲干扰监测与参数确定方法，主要采用分段截取数字采样数据和非相干累积提高脉冲干扰检测能力等技术，包括接收信号存储、数据预处理、数据平滑和参数确定等模块，在统一的时钟控制下，通过各模块完成卫星导航接收机对脉冲干扰的检测和参数确定。该方法可以迅速对进入接收机内部的脉冲干扰进行检测和参数确定，给出脉冲干扰信号的脉冲周期和占空比参数，并发送干扰告警信息，在复杂脉冲干扰条件下提高导航接收机的正确性和可用性。

A method of pulse interference detection and parameter determination for satellite navigation receiver

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法
本专利技术涉及一种卫星导航接收机的脉冲干扰检测与参数确定方法，属于无线电卫星导航

技术介绍
自上世纪五十年代以来，卫星导航技术得到了飞速发展。在上世纪美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统均已建设完成。欧盟的卫星导航系统(GALILEO计划)于2002年3月正式启动建设，现在基本建成并开始提供部分服务能力。我国在上世纪末建成了“北斗一号”区域卫星导航系统，为亚太地区提供了区域有源定位导航服务。2017年建设成功了性能更高、覆盖范围更广的“北斗二号”卫星导航系统，根据计划将在2020年建成覆盖全球的“北斗三号”卫星导航系统。卫星导航系统的发展为人类导航定位技术提供了丰富的技术手段，且卫星导航信号频段主要分布在在1.2G和1.5G附近，各系统各信号分量频率占用情况如表1所示。表1现有卫星导航系统民用导航信号频率表该频段干扰信号较多，尤其军用或民用雷达脉冲干扰信号最严重。在干扰信号进入导航接收机后，经过接收机扩频处理后接收机的底噪声功率增加，造成接收机对导航信号的跟踪精度降低，从而对导航定位结果造成不同程度的影响。在干扰严重情况下，导航接收机可能工作异常或者定位错误，给用户造成严重后果。依据时间域内干扰信号的主要特点，导航干扰信号包括连续波干扰和脉冲干扰，连续波干扰信号在时域上表现出连续性，在时间域上完全覆盖导航信号，不存在间断点；但脉冲干扰信号则是间断的，不连续的，其数学表达式如下：其中，ε(t)为阶跃信号，A为脉冲幅度，Tc为脉冲宽度，T为脉冲周期，i为0和所有正整数，Tc/T为占空比。由于脉冲信号的间断特性，使得该信号在时域上不能完全覆盖导航信号，表现出脉冲特性，该信号在时间上占用的宽度则通过占空比和脉冲重复频率确定，不是一般性，暂将占空比1/10以下的脉冲干扰信号统称为短时脉冲信号，占空比超过1/2的脉冲干扰信号统称为长时脉冲信号。从频域特性分析角度，由于脉冲信号的频谱与脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲信号的上升沿下降沿有关，从理论上分析，脉冲信号频谱具有无限带宽，脉冲信号可以看成是一种特殊的宽带干扰信号。并且脉冲干扰的产生具有突发性，是一类非平稳信号，干扰的突然出现会突然影响接收机的捕获、跟踪和定位结果，对导航应用造成突然性和不可预知性的影响。在实际应用环境中，无意或有意的脉冲干扰源大量存在，具体包括民用航空无线电导航DME(DistanceMeasuringEquipment)信号、军用航空无线电近程导航系统TACAN(TacticalAirNavigation)信号、空中交通避撞系统TCAS(TrafficCollisionandAvoidanceSystem)、联合战术信息分发系统JTIDS(JointTacticalInformationDistributionSystem)、部分军用或民用雷达信号和广播式自动相关监视系统ADS-B(AutomaticDependentSurveillance-BroadcastSystem)等等。在具有脉冲干扰的特殊应用环境中，通过对脉冲干扰信号的检测和参数确定，可以对接收机信号跟踪提供支持，并发出预警信号，对接收机的导航定位结果提供参考，对导航定位结果提供正确性判别，可以为使用卫星导航接收机的数据提供依据。中国专利“一种基于最大-最小滤波的脉冲干扰识别与消除方法”，采用对接收机中频AD采样序列取绝对值得到绝对值序列，在绝对值序列中连续取N个采样点并均分为M块区间，每块区间中有L＝N/M个采样点，对每一块区间中的L个采样点求其最大值，得到一个长度为M的最大值序列max，对最大值序列max求其最大值和最小值，分别为max_max和max_min，根据上述数据进行脉冲干扰识别和脉冲干扰削除，该专利授权号为ZL201218008001.2。中国专利“一种抗强脉冲干扰的Turbo译码方法”，采用Turbo编译码码方法，克服了Turbo传统译码方法的不足，尽量简化传统译码方法的基础上，对脉冲干扰进行预处理，减少对Turbo编码中交织器的长度及其随机性能依赖，较大程度地提高了抗脉冲干扰性能，专利授权号为ZL201418008112.2。中国专利“一种脉冲干扰信号的检测与抑制方法”，提出了脉冲干扰信号的有无进行检测，对存在干扰情况进行干扰抑制，同时提供预警，专利申请号201711467830.5，公布号为CN102346255A。中国专利“BPSK扩频系统抗脉冲干扰方法”，提出了通过脉冲干扰检测的相关峰输出方法，提供BPSK系统抗脉冲干扰的能力，专利公开号CN1063573008。但是上述多项专利均没有从脉冲干扰检测与参数确定的数据处理角度进行考虑。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的上述不足，提供一种卫星导航接收机的脉冲干扰检测与参数确定方法，并且为卫星导航接收机提供干扰告警信号，提高了卫星导航接收机在脉冲干扰环境下的可用性。本专利技术所采用的技术方案是：一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，包括步骤如下：步骤1、将民用导航信号进行集中并划分为两个频段；步骤2、对导航信号集中的两个频段分别进行模拟滤波处理，得到滤波处理后的两路模拟信号；步骤3、对经过宽带采样后的模拟导航信号进行数字化处理，并将经过模式转换以后的数字卫星导航信号分送至脉冲干扰处理和参数确定模块；步骤4、采用功率检波和非相干累加方法，得到便于进行脉冲干扰检测的低采样率数据；步骤5、通过软件处理步骤4中得到的原始观测数据，进行干扰参数确定，具体包括干扰门限、干扰脉宽和占空比，同时输出干扰告警信号和干扰参数。步骤1中，民用导航信号的具体划分方式如下：第一段是以1.2G为中心的导航信号，覆盖1155.99MHz到1288.75MHz，带宽为133MHz，包括B2a、B2b、B3C、B3A、B3I、B3Q、L2C、L5、E5；第二段是以1.5G为中心的导航信号，覆盖1557.006MH至1605.9375MH，带宽为49MHz，包括B1C、B1A、B1I、L1CA、GG1C/A、G2C/A、E1B/C。步骤2中，两个滤波器传递函数如下：滤波器结构采用LC无源滤波器形式。步骤3中，在进行两路模拟信号数模转换时，采用宽带采样，采样时钟为500MHz；宽带采样以后的离散信号通过量化处理，将模拟信号量化为14bit的数字信号。步骤4的具体方法为：步骤4.1、进行信号功率检波，具体算法的数学表达式如下：其中，f(.)是经过采样量化以后含有噪声和干扰的卫星导航数字信号，Ts是采样周期，n是采样时刻；步骤4.2、对功率检波以后的信号进行分组，并设定数据分组长度为p个采样数据点，对分组数据进行非相干累加，累加计算q组数据，其计算公式如下：...…其中，F(·)是对q组数据中每个对应数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤1、将民用导航信号进行集中并划分为两个频段；/n步骤2、对导航信号集中的两个频段分别进行模拟滤波处理，得到滤波处理后的两路模拟信号；/n步骤3、对经过宽带采样后的模拟导航信号进行数字化处理，并将经过模式转换以后的数字卫星导航信号分送至脉冲干扰处理和参数确定模块；/n步骤4、采用功率检波和非相干累加方法，得到便于进行脉冲干扰检测的低采样率数据；/n步骤5、通过软件处理步骤4中得到的原始观测数据，进行干扰参数确定，具体包括干扰门限、干扰脉宽和占空比，同时输出干扰告警信号和干扰参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1、将民用导航信号进行集中并划分为两个频段；
步骤2、对导航信号集中的两个频段分别进行模拟滤波处理，得到滤波处理后的两路模拟信号；
步骤3、对经过宽带采样后的模拟导航信号进行数字化处理，并将经过模式转换以后的数字卫星导航信号分送至脉冲干扰处理和参数确定模块；
步骤4、采用功率检波和非相干累加方法，得到便于进行脉冲干扰检测的低采样率数据；
步骤5、通过软件处理步骤4中得到的原始观测数据，进行干扰参数确定，具体包括干扰门限、干扰脉宽和占空比，同时输出干扰告警信号和干扰参数。


2.根据权利要求1所述的一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，步骤1中，民用导航信号的具体划分方式如下：
第一段是以1.2G为中心的导航信号，覆盖1155.99MHz到1288.75MHz，带宽为133MHz，包括B2a、B2b、B3C、B3A、B3I、B3Q、L2C、L5、E5；
第二段是以1.5G为中心的导航信号，覆盖1557.006MH至1605.9375MH，带宽为49MHz，包括B1C、B1A、B1I、L1CA、GG1C/A、G2C/A、E1B/C。


3.根据权利要求1或2所述的一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，步骤2中，两个滤波器传递函数如下：






滤波器结构采用LC无源滤波器形式。


4.根据权利要求3所述的一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，步骤3中，在进行两路模拟信号数模转换时，采用宽带采样，采样时钟为500MHz；宽带采样以后的离散信号通过量化处理，将模拟信号量化为14bit的数字信号。


5.根据权利要求4所述的一种卫星导航接收机脉冲干扰检测与参数确定方法，其特征在于，步骤4的具体方法为：
步骤4.1、进行信号功率检波，具体算法的数学表达式如下：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，胡彩亮，艾伦，封丽芳，李斌，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11