高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾技術(shù)分析

莫文暉

摘要：新時(shí)期，高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)受到了廣泛的應(yīng)用，但極其容易受到多種外界因素的干擾和影響，想要充分發(fā)揮衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的實(shí)際功用，尋求相應(yīng)的抗干擾技術(shù)是十分必要的。本文就針對(duì)高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討分析，從不同種類的受干擾形式入手，提出了幾點(diǎn)有效的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī);抗干擾技術(shù);高精度

中圖分類號(hào)：TN973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0213-02

0 引言

新時(shí)期，隨著我國(guó)各項(xiàng)技術(shù)的逐漸發(fā)展進(jìn)步，衛(wèi)星定位系統(tǒng)也獲得了極為廣泛的應(yīng)用。早在幾十年前，國(guó)外就有發(fā)射全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的先例。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)在原有的基礎(chǔ)之上逐漸趨于完善，但此類系統(tǒng)普遍存在著一個(gè)共性的問題，那就是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)極易受到外界因素的干擾和影響。尤其是在較為復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，接收機(jī)受到了干擾情況越為明顯。在下文中就從幾個(gè)較為常見的受干擾形式入手，提出幾點(diǎn)有效的抗干擾措施。

1 高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的常見受干擾情況

通常情況下，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾需求取決于信號(hào)接收和處理環(huán)境，而衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)本身就是弱信號(hào)，額定功率為-130dBm左右，在復(fù)雜環(huán)境中，對(duì)弱信號(hào)的處理顯得尤為重要。

GPS的C/A碼接收機(jī)輸入端的S/N大概是-19dB/2MHz，P碼的帶寬相對(duì)要寬10倍，期接收信噪比還要低10dB。其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)也大多如此。為了檢測(cè)到這樣的弱信號(hào)，必須采取措施來提高信噪比S/N，所以衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)都采用直接序列擴(kuò)頻體制。提高信噪比主要依靠相干積分，也可以適當(dāng)利用非相干積分，但要獲得好的處理增益，必須依賴接收機(jī)各環(huán)節(jié)的可靠保證。

高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)具備著先進(jìn)化、現(xiàn)代化的特征，因而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也普遍具備復(fù)雜性，能夠?qū)ζ湓斐筛蓴_的情況多種多樣，我們可以具體將常見的干擾形式分為潛在干擾以及人為干擾兩大類別。

2 高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾措施

根據(jù)上文的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)τ诟呔刃l(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)造成干擾的原因多種多樣，無(wú)論是收電磁輻射還是接收的信號(hào)功率過弱，都會(huì)導(dǎo)致信息難以識(shí)別。為有效解決此類問題，可以通過完善星上抗干擾技術(shù)以及地面抗干擾技術(shù)兩種有效方法來起到有效的作用。其中星上抗干擾技術(shù)包括發(fā)射相應(yīng)的導(dǎo)航站衛(wèi)星、強(qiáng)化系統(tǒng)的發(fā)射功率、運(yùn)用方向性的天線、適當(dāng)調(diào)整頻段等

3 高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾技術(shù)分析

高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在實(shí)際運(yùn)用的過程當(dāng)中，具備著其他接收機(jī)所不具備的優(yōu)勢(shì)和特征，外界對(duì)其所帶來的干擾不僅類型較多，且應(yīng)對(duì)起來難度較大。其中，最為有效的一種干擾形式就是壓制式干擾，此種干擾類型就可以被細(xì)分為寬帶干擾以及窄帶干擾兩個(gè)類別。因此，想要更大程度上發(fā)揮抗干擾技術(shù)的實(shí)際作用，很多時(shí)候需要采取多種方式并用的形式，以應(yīng)對(duì)不同種類的干擾情況。

在應(yīng)對(duì)窄帶干擾時(shí)，建議能夠充分運(yùn)用頻域?yàn)V波的方式來限制此類干擾類型所帶來的不良影響，但是值得注意的是，此種方式只是已被應(yīng)用于應(yīng)對(duì)窄帶干擾的過程中，對(duì)于寬帶干擾則往往不會(huì)起到有效的應(yīng)對(duì)作用。如果存在著兩種干擾形式共存的情況，我們提倡能夠采取頻域?yàn)V波以及空時(shí)濾波級(jí)聯(lián)的應(yīng)用方式，同時(shí)解決多種不同的問題。值得注意的是，此種多種干擾共存的情況往往出現(xiàn)頻率較高，針對(duì)此類問題，可以采取增加相應(yīng)鎮(zhèn)遠(yuǎn)個(gè)數(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)。

3.1 頻域干擾的應(yīng)對(duì)方式

面對(duì)頻域干擾問題，所能運(yùn)用的最為直接的方式就是采取快速傅里葉變化將相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換至頻域，然后通過借用頻域處理模塊找準(zhǔn)窄帶干擾所處的位置，并將其消除，然后再將已經(jīng)去除的信號(hào)變換回時(shí)域。最為適宜的輸出信號(hào)就是去除窄帶干擾后的輸入信號(hào)。

3.2 空時(shí)濾波方式分析

當(dāng)干擾信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)往往難以區(qū)分哪種信號(hào)是真正有用的信號(hào)，因此，會(huì)直接接收全部信號(hào)。而通過運(yùn)用空域自適應(yīng)濾波的方式，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于有用信號(hào)以及干擾信號(hào)的區(qū)分，摒摒除干擾信號(hào)所帶來的影響。空域自適應(yīng)濾波，也就是我們常說的自適應(yīng)陣列處理方式，陣源通道往往是獨(dú)立存在的，層層延時(shí)形成了相應(yīng)的濾波，能夠有效識(shí)別干擾。如果視為時(shí)間的延時(shí)節(jié)點(diǎn)相同，陣源會(huì)構(gòu)成不同的空域自適應(yīng)濾波，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于空間干擾源頭的識(shí)別。空時(shí)域處理以及空頻域處理同樣具備著較為突出的作用，采取聯(lián)合運(yùn)用的方式能夠更大程度上強(qiáng)化高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)對(duì)抗干擾的能力。

在對(duì)于空時(shí)濾波進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以采取開環(huán)算法以及閉環(huán)算法兩種形式。其中閉環(huán)算法經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，其實(shí)際應(yīng)用水平也得到了較大的提升。閉環(huán)算法在實(shí)際計(jì)算過程當(dāng)中，不僅操作步驟較為簡(jiǎn)單，而且計(jì)算量普遍較小。但此種算法也存在著一定的局限性，那就是當(dāng)輸入數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的特征值較為分散時(shí)，算法的收斂速度會(huì)明顯降低，甚至?xí)嬖诓皇諗康那闆r。高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處的運(yùn)行環(huán)境通常較為復(fù)雜，應(yīng)用閉環(huán)算法往往會(huì)顯現(xiàn)出較多的弊端，此時(shí)則可以適當(dāng)運(yùn)用開環(huán)算法。開環(huán)算法的優(yōu)勢(shì)性在于無(wú)需充分考慮特征值的分布情況，可以那不同的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)起到干擾抑制的作用。

4 性能仿真情況分析

依據(jù)我們上文中對(duì)于頻域?yàn)V波級(jí)聯(lián)空時(shí)濾波處理方式的分析，在實(shí)際研究的過程當(dāng)中，我們構(gòu)建起了一個(gè)具備著4元陣天線組成的抗干擾接收機(jī)。而性能仿真主要是針對(duì)單一干擾以及兩項(xiàng)干擾來研究的。在出現(xiàn)單一干擾問題得情況下，干擾與信號(hào)之間的夾角逐步調(diào)大，但無(wú)論在哪一種情況下，平信比都大于60dB;在出院兩項(xiàng)干擾的情況下，夾角逐漸調(diào)大，平信比都大于60dB。根據(jù)上述結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)，通過運(yùn)用頻域?yàn)V波以及空時(shí)濾波級(jí)聯(lián)的技術(shù)方式，能夠有效強(qiáng)化衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾水平。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在獲得了廣泛的應(yīng)用的同時(shí)，也面臨著容易受到外界干擾的問題。原有的抗干擾方式已經(jīng)難以解決現(xiàn)階段衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所面臨的干擾問題，通過運(yùn)用頻域?yàn)V波級(jí)聯(lián)空時(shí)濾波處理方法能夠起到較為突出的抗干擾作用。在未來的發(fā)展過程中，我們還需要針對(duì)此類問題進(jìn)行更為深入的分析，以便更大程度上強(qiáng)化衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾性能。

參考文獻(xiàn)

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