适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统及方法，包括高隔离度GNSS信号接收天线、高精度GNSS接收设备、导航增强信号生成设备和导航增强信号发射天线，所述高隔离度GNSS信号接收天线的信号，输出端与高精度GNSS接收设备的信号输入端连接，所述导航增强信号生成设备的信号输出端分别与高精度GNSS接收设备的信号输入端和导航增强信号发射天线的信号输入端连接。本发明专利技术通过高隔离度天线技术、射频干扰抵消技术和数字干扰抵消技术相结合的方法，解决了低轨导航增强卫星发射的导航增强信号对低轨导航增强卫星接收高轨GNSS信号的干扰问题。轨GNSS信号的干扰问题。轨GNSS信号的干扰问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统及方法


[0001]本专利技术属于星载高精度接收领域，具体涉及一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统及方法。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(GNSS)是重要的时空信息基础设施，在国民经济建设与国防安全领域发挥着十分重要的作用。近年来，为解决当前GNSS系统存在精度差、信号弱，GNSS增强系统覆盖范围有限的问题，国内外学者提出利用低轨星座播发导航信号来增强信号的构想。利用低轨卫星运动速度快几何构型变化快的特点，用户可以更快的获得高精度导航服务，同时，低轨星座卫星数量庞大，卫星与卫星之间互为冗余，提高了GNSS系统的健壮性。
[0003]为了在低轨卫星上实现导航增强功能，首先要通过高精度GNSS接收设备接收中高轨GNSS信号，获取测量数据后计算得到低轨卫星的精密轨道、精密钟差等信息，再将精密轨道、钟差等信息形成电文，通过射频信号向地面播发。低轨导航增强卫星考虑与传统GNSS系统的兼容性，为了使用户在不改变硬件设备的情况下使用导航增强服务，低轨导航增强卫星用于播发增强信号的频点与传统GNSS信号的频点通常相同或者非常相近，这就导致了低轨导航增强卫星上收发设备的信号干扰问题变得非常严重。
[0004]针对低轨导航增强卫星收发干扰问题，如中国专利申请号201910069710.2公开了一种基于低轨卫星导航增强平台的同频带收发方法及系统，在该专利公开的方法及系统中，根据特定占空比将每个时间周期划分为发射时隙和接收时隙，发射时隙和节后时隙不重叠，在发射时隙播发导航增强信号，在接收时隙接收卫星导航系统发送的导航信号。
[0005]该方法本质上是通过时分复用的方式来规避了收发信号干扰问题，高精度GNSS信号接收设备接收GNSS信号的时间减半，接收载噪比降低，影响精密轨道、钟差的计算，使得用户定位精度变差。同时，时分复用的方式使得导航增强发射设备发射的信号不再连续，接收处理程序同样会变复杂。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统及方法解决了低轨导航增强卫星发射的导航增强信号对低轨导航增强卫星接收中高轨GNSS信号的干扰问题。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，包括高隔离度GNSS信号接收天线、高精度GNSS接收设备、导航增强信号生成设备和导航增强信号发射天线，所述高隔离度GNSS信号接收天线的信号输出端与高精度GNSS接收设备的信号输入端连接，所述导航增强信号生成设备的信号输出端分别与高精度GNSS接收设备的信号输入端和导航增强信号发射天线的信号输入端连接。
[0008]进一步地：所述高隔离度GNSS信号接收天线用于接收中高轨卫星播发的导航射频信号，将接收到射频信号送入至高精度GNSS接收设备。
[0009]进一步地：所述高精度GNSS接收设备包括射频干扰抵消模块、变频接收模块和接收处理模块；
[0010]所述射频干扰抵消模块用于对干扰信号在射频端进行初步抵消；
[0011]所述变频接收模块用于完成下变频、放大、滤波，输出中频信号；
[0012]所述接收处理模块用于完成对消控制、数字采样、数字干扰抵消、信号接收处理功能。
[0013]进一步地：所述导航增强信号生成设备包括信号产生、放大处理单元和导航信号耦合单元；
[0014]所述导航增强信号生成设备将导航增强信号耦合至高精度GNSS接收设备，用作射频干扰消除、数字干扰消除的参考信号。
[0015]进一步地：所述导航增强信号发射天线用于完成导航增强射频信号对地播发，导航增强信号发射天线通过与GNSS信号接收天线背对背安装，实现天线的高隔离度。
[0016]一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理方法，包括以下步骤：
[0017]S1、启动导航增强载荷，播发导航增强信号；
[0018]S2、启动高精度GNSS接收设备中的射频干扰抵消模块，通过调整导航增强信号As(t)的幅度和相位，通过多条射频模拟通道的线性组合来模拟高隔离度GNSS信号接收天线收到的干扰信号s'(t)，在射频干扰抵消末端与高隔离度GNSS信号接收天线收到的信号相减，得到射频干扰抵消后的信号；
[0019]S3、启动变频接收模块，进入数字干扰对消处理流程，采用LMS算法，抑制射频干扰抵消后的残留能量，恢复出接收的有用信号；
[0020]S4、启动接收处理模块，采集接收的有用信号进行测距精度评估。
[0021]进一步地：所述步骤S2中射频干扰抵消具体为：
[0022]干扰信号s'(t)的表达式为：其中，n为射频抽头数量，A
i
(t)为第i个抽头的幅度，w
t
为在t时刻干扰信号的角速率，θ
i
为第i个抽头的相位；
[0023]S21、仅第一路抽头参与射频消除，其他抽头断开，利用遍历方式确定第一路抽头的A1(t)和θ1，确定标准为选用该组系数时，残留功率最低；
[0024]S22、保持第一抽头的A1(t)和θ1不变，将第二路抽头参与射频消除，利用步骤S21中同样的确定标准确定A2(t)和θ2，直到确定最后的A
n
(t)和θ
n
，得到n组参数，使得射频消除后的残留功率最低，射频干扰抵消结束。
[0025]进一步地：所述步骤S3中数字干扰对消具体为：利用自适应滤波器，在输入信号和噪声的统计特性未知或者变化的情况下，通过调整自身的参数，使得滤波器的输出信号与期望输出信号之间的均方误差最小；
[0026]误差信号为：
[0027]e(n)＝d(n)
‑
y(n)
[0028]其中，d(n)为期望信号，y(n)为滤波器的输出；
[0029]滤波器的输出为：
[0030]y(n)＝w(n)
·
x(n)
[0031]其中，w(n)表示滤波器抽头系数矢量，x(n)为输入信号的采样；
[0032]抽头系数的迭代公式为：
[0033]w(n+1)＝w(n)+2ux(n)e(n)
[0034]其中，u表示步长因子，u取值范围为：0<u<1/λ
max
，λ
max
为输入信号x(n)自相关矩阵的最大特征值，2ux(n)e(n)表示抽头矢量w(n)当前估计的最大特征值；
[0035]该迭代从初始值w(0)开始，在每一次抽头系数更新中，LMS算法都需要更新x(n)、d(n)、w(n)信息，多次迭代后使得目标函数J＝E{e2(n)}达到最小值，E为均值，数字干扰对消结束。
[0036]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过高隔离度天线技术、射频干扰抵消技术和数字干扰抵消技术相结合的方法，解决了低轨导航增强卫星发射的导航增强信号对低轨导航增强卫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，其特征在于，包括高隔离度GNSS信号接收天线、高精度GNSS接收设备、导航增强信号生成设备和导航增强信号发射天线，所述高隔离度GNSS信号接收天线的信号输出端与高精度GNSS接收设备的信号输入端连接，所述导航增强信号生成设备的信号输出端分别与高精度GNSS接收设备的信号输入端和导航增强信号发射天线的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，其特征在于，所述高隔离度GNSS信号接收天线用于接收中高轨卫星播发的导航射频信号，将接收到射频信号送入至高精度GNSS接收设备。3.根据权利要求1所述的适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，其特征在于，所述高精度GNSS接收设备包括射频干扰抵消模块、变频接收模块和接收处理模块；所述射频干扰抵消模块用于对干扰信号在射频端进行初步抵消；所述变频接收模块用于完成下变频、放大、滤波，输出中频信号；所述接收处理模块用于完成对消控制、数字采样、数字干扰抵消、信号接收处理功能。4.根据权利要求1所述的适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，其特征在于，所述导航增强信号生成设备包括信号产生、放大处理单元和导航信号耦合单元；所述导航增强信号生成设备将导航增强信号耦合至高精度GNSS接收设备，用作射频干扰消除、数字干扰消除的参考信号。5.根据权利要求1所述的适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理系统，其特征在于，所述导航增强信号发射天线用于完成导航增强射频信号对地播发，导航增强信号发射天线通过与GNSS信号接收天线背对背安装，实现天线的高隔离度。6.一种适用于低轨导航增强系统的高精度接收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、启动导航增强载荷，播发导航增强信号；S2、启动高精度GNSS接收设备中的射频干扰抵消模块，通过调整导航增强信号As(t)的幅度和相位，通过多条射频模拟通道的线性组合来模拟高隔离度GNSS信号接收天线收到的干扰信号s'(t)，在射频干扰抵消末端与高隔离度GNSS信号接收天线收到的信号相减，得到射频干扰抵消后的信号；S3、启动变频接收模块，进入数字干扰对消处理流程，采用LMS算法，抑制射频干扰抵消后的残留...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，王遂生，刘禹圻，杨溢，熊钍林，吕飞仁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：