本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航，更具體地說，特別涉及一種適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、gnss低軌增強(qiáng)系統(tǒng)能夠顯著增強(qiáng)傳統(tǒng)gnss系統(tǒng)的性能，是目前各國導(dǎo)航系統(tǒng)研究和發(fā)展的重點(diǎn)。低軌載荷向地面接收設(shè)備播發(fā)增強(qiáng)信號，同時(shí)接收中高軌道載荷播發(fā)的gnss信號，兩種信號均在l頻段，且兩種信號的頻譜通?；ハ嘀丿B。低軌載荷播發(fā)的增強(qiáng)信號會對其gnss信號的接收造成強(qiáng)自干擾，影響其對gnss信號的可靠穩(wěn)定接收。

2、目前，低軌載荷抑制強(qiáng)自干擾通常采用射頻抑制+數(shù)字抑制相結(jié)合的方法，如圖2所示。低軌載荷接收的自干擾信號功率通常高達(dá)-40dbm，而接收機(jī)的gnss信號功率通常情況下約為-133dbm，高斯白噪聲功率為-100dbm（10mhz帶寬）。射頻干擾抑制采用的方法如圖3所示。射頻對消通過使用延時(shí)器、衰減器和移相器使得參考信號與接收信號保持同時(shí)同頻反相，然后使用耦合器進(jìn)行射頻信號對消，射頻對消使用了大量的射頻器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、功耗大。干擾對消的關(guān)鍵在于時(shí)延、功率和相位調(diào)整的精度。對于2mhz帶寬的b1i信號來說，目前衰減器能夠達(dá)到的精度為0.5db，其對應(yīng)的干擾抑制比為25db，目前移相器能夠達(dá)到的精度為 5.6°，其對應(yīng)的干擾抑制比為40db。因此，射頻干擾對消能夠達(dá)到的最大干擾抑制比為25db，射頻對消后的干擾功率降低到-65dbm，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于-100dbm的高斯白噪聲，因此射頻對消后還需要數(shù)字對消進(jìn)一步消除干擾。數(shù)字對消通常采用自適應(yīng)lms濾波方法，如圖4所示。自適應(yīng)lms濾波方法基于統(tǒng)計(jì)型最小二乘算法進(jìn)行數(shù)字對消，通過消除干擾信號和參考信號的相關(guān)性來抵消干擾信號，對于高達(dá)2mhz帶寬的b1i信號來說，為了達(dá)到35db的干擾抑制比，需要較多的濾波抽頭數(shù)，并且其采樣率常常高達(dá)1ghz，這對于低軌載荷來說，并沒有多少實(shí)用價(jià)值。

3、對于低軌載荷來說，自干擾信號和參考信號均為擴(kuò)頻碼已知并且同頻的擴(kuò)頻信號，并且其信號功率高達(dá)-40dbm左右，擁有高達(dá)60db的信噪比。因此，可以利用這一先驗(yàn)信息，設(shè)計(jì)一種適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法及系統(tǒng)，通過獨(dú)立地對自干擾信號和參考信號進(jìn)行跟蹤，能夠獲得兩個(gè)信號的高精度的功率、時(shí)延、載波相位信息。通過對兩個(gè)信號的精確測量，能夠?qū)⒖夹盘栠M(jìn)行精確調(diào)整，獲得更有效的干擾抑制性能。同時(shí)基于gnss信號功率遠(yuǎn)低于噪聲功率的特點(diǎn)，對自干擾信號進(jìn)行14bit滿幅量化，量化噪聲造成的載噪比損耗低于0.3db，干擾對消后對載噪比的影響可以忽略。因此全數(shù)字對消所使用的射頻模塊只需要完成簡單的下變頻即可，極大地簡化了射頻模塊的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，包括以下步驟：

4、s1、對接收基帶信號和參考基帶信號進(jìn)行獨(dú)立跟蹤，分別輸出接收基帶信號和參考基帶信號的實(shí)時(shí)信號功率、載波相位和時(shí)延信息；

5、s2、根據(jù)步驟s1輸出的接收基帶信號和參考基帶信號的實(shí)時(shí)信號功率、載波相位和時(shí)延信息，計(jì)算得到參考基帶信號需要調(diào)整的信號功率、載波相位、時(shí)延信息；

6、s3、對參考基帶信號的信號功率、載波相位、時(shí)延信息進(jìn)行調(diào)整；

7、s4、將接收基帶信號和調(diào)整后的參考基帶信號進(jìn)行數(shù)字對消，輸出干擾抑制后的信號。

8、進(jìn)一步地，所述步驟s1中的接收基帶信號的表達(dá)式為：；

9、式中，r r( t)為接收基帶信號，為接收到的gnss擴(kuò)頻信號，為強(qiáng)功率自干擾擴(kuò)頻信號，n( t)為高斯白噪聲信號，強(qiáng)功率自干擾擴(kuò)頻信號表達(dá)式為：；

10、式中， p j為自干擾信號功率，t為時(shí)間，為自干擾信號的偽碼，為信號時(shí)延，為自干擾信號中心頻率，為自干擾信號載波相位， j為虛數(shù)符號；

11、所述參考基帶信號的表達(dá)式為：；

12、式中，r c(t)為參考基帶信號， p c為參考信號功率，設(shè)定r c( t)的相對時(shí)延為0，相對載波相位為0。

13、進(jìn)一步地，所述步驟s2中參考基帶信號所需調(diào)整的信號功率，所需調(diào)整的信號載波相位，所需調(diào)整的時(shí)延信息。

14、進(jìn)一步地，所述步驟s3中參考基帶信號的調(diào)整后的表達(dá)式為：。

15、式中，為調(diào)整后的參考基帶信號，為調(diào)整后的自干擾信號的偽碼， j為虛數(shù)符號。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s4中數(shù)字對消后的表達(dá)式為：。

17、本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法的系統(tǒng)，包括：

18、第一跟蹤模塊，用于對接收基帶信號進(jìn)行跟蹤，輸出實(shí)時(shí)接收基帶信號的功率、載波相位和時(shí)延信息；

19、第二跟蹤模塊，對參考基帶信號進(jìn)行跟蹤，輸出實(shí)時(shí)參考基帶信號的信號功率、載波相位和時(shí)延信息；

20、測量模塊，用于計(jì)算基帶參考信號所需調(diào)整的信號功率、載波相位、時(shí)延信息；

21、調(diào)整模塊，用于對參考基帶信號的信號功率、載波相位、時(shí)延信息進(jìn)行調(diào)整；

22、數(shù)字對消模塊，用于將接收基帶信號和調(diào)整后的參考基帶信號進(jìn)行數(shù)字對消，輸出干擾抑制后的信號；

23、所述第一跟蹤模塊、第二跟蹤模塊、測量模塊、調(diào)整模塊和數(shù)字對消模塊依次連接。

24、進(jìn)一步地，所述調(diào)整模塊包括依次連接的功率調(diào)整模塊、載波相位調(diào)整模塊、整數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊和小數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊，所述功率調(diào)整模塊用于對參考信號功率進(jìn)行調(diào)整，所述載波相位調(diào)整模塊用于對參考信號載波相位進(jìn)行調(diào)整，所述整數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊用于對參考信號的整數(shù)部分時(shí)延進(jìn)行調(diào)整，所述小數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊用于對參考信號的小數(shù)部分時(shí)延進(jìn)行調(diào)整。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明采用全數(shù)字對消方法，因此射頻模塊得到了極大地簡化；并且全數(shù)字對消利用了強(qiáng)功率自干擾擴(kuò)頻信號和參考基帶信號擴(kuò)頻碼已知的先驗(yàn)信息，能夠獲得高精度的功率、載波相位和時(shí)延信息，有效地對消干擾信號。

技術(shù)特征：

1.一種適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，其特征在于，所述步驟s1中的接收基帶信號的表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，其特征在于，所述步驟s2中參考基帶信號所需調(diào)整的信號功率，所需調(diào)整的載波相位，所需調(diào)整的時(shí)延信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，其特征在于，所述步驟s3中參考基帶信號的調(diào)整后的表達(dá)式為：；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法，其特征在于，所述步驟s4中數(shù)字對消后的表達(dá)式為：。

6.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的適用于gnss低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)整模塊包括依次連接的功率調(diào)整模塊、載波相位調(diào)整模塊、整數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊和小數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊，所述功率調(diào)整模塊用于對參考信號功率進(jìn)行調(diào)整，所述載波相位調(diào)整模塊用于對參考信號載波相位進(jìn)行調(diào)整，所述整數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊用于對參考信號的整數(shù)部分時(shí)延進(jìn)行調(diào)整，所述小數(shù)時(shí)延調(diào)整模塊用于對參考信號的小數(shù)部分時(shí)延進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于GNSS低軌載荷的全數(shù)字干擾對消方法及系統(tǒng)。方法包括：S1、對接收基帶信號和參考基帶信號進(jìn)行獨(dú)立跟蹤，分別輸出接收基帶信號和參考基帶信號的實(shí)時(shí)信號功率、載波相位和時(shí)延信息；S2、根據(jù)步驟S1輸出的接收基帶信號和參考基帶信號的實(shí)時(shí)信號功率、載波相位和時(shí)延信息，計(jì)算得到參考基帶信號需要調(diào)整的信號功率、載波相位、時(shí)延信息；S3、對參考基帶信號的信號功率、載波相位、時(shí)延信息進(jìn)行調(diào)整；S4、將接收基帶信號和調(diào)整后的參考基帶信號進(jìn)行數(shù)字對消，輸出干擾抑制后的信號。本發(fā)明采用全數(shù)字對消方法，能獲得高精度的功率、載波相位和時(shí)延信息，有效地對消干擾信號。

技術(shù)研發(fā)人員：趙鵬,張國柱,邱兆坤,成葵交,吳禮杰,袁宏成,魯志勇,鄧胖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南跨線橋航天科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10