卫星导航接收机抗干扰技术探讨

卫星导航接收机抗干扰技术探讨

王小飞

四川九洲电器集团有限责任公司 绵阳 621000   重庆九洲星熠导航设备有限公司  重庆  400037   摘要：伴随科技、社会的发展，卫星导航技术与应用领域不断创新，在我国已经服务大众，如汽车GPS、公共交通定位系统、停车系统等。但是卫星导航接收机的接收信息准确度、清晰度及实时性等功能一直在追求卓越，研发全能性、全天候、连续性、实时性等功能强的抗干扰接收器很迫切。卫星导航功能中，卫星装备着导航接收器。由于工作环境日渐复杂，导致所用的卫星导航接收器易受到有意或无意的干扰，使其在接收信号过程中，造成卫星信号接收有延迟、定位精准度有偏差、测速效率有延缓等，最终将造成导航数据偏差，甚至无法搜索到有用信号，完成接收、处理、计算等任务。因此，对于卫星导航技术研究方面，持续研究着卫星导航抗干扰技术，其中抗干扰算法是导航接收机工作的关键要素，本文在这方面提出了解重扩抗干扰算法。

关键词：抗干扰；卫星；滤波；抑制

一、卫星信号组成及其接收机原理

1.1卫星信号组成

卫星事业的发展除了研制出基于功率倒置算法的抗干扰接收机外，基于数字多波束型，自适应抗干扰接接收机仍未完善。国外公司依赖外部信息辅助，如利用惯导辅助进行测向等，主要是利用数字多波束接收机的工作原理。由此得知，系统性研究、利用GPS信号特点的盲自适应波束形成算法，将会成为未来GPS导航需要攻克的一大难题。

其中时域抗干扰算法基于实践的基础上，已经在空域和时域最小功率算法的分析和实现上做了许多的工作。依靠卫星星历信息、惯导辅助等手段获取卫星信号来向的信息被称之为空域自适应波束形成算法，但是仍然处于探索阶段。而基于对卫星信号波达方向估计算法研究较少，对于盲自适应算法的研究更为少见。

1.2卫星接收机原理及存在的问题

每一颗卫星都有自己的C/A码，基于C/A码的获取则是通过G1的直接输出和G2延时输出序列异或得到的，对于两个抽头来进行异或获得G2延时效果，得到的序列则是随机序列，而相位发生了变化。对于C/A码来讲，不同的抽头方式便会生成不同卫星的。

卫星导航接收机能够对于所有卫星的C/A码来进行复现操作以及使得复现的C/A码通过相位与接收的最大相同C/A连接和其它卫星C/A码所有的最小相关，C/A码之间对任何延时时间都不相关，因此不相关是不可能的，而对于互相关电平来说，在于接收机误捕获方面是基于多普勒频差以及C/A码的互相关函数峰值电平最大相关方面所导致的，而C/A码的互相观函数峰值电平最大相关可以差到-24dB，在于多普勒频率方面差1kHz，两者差到-21dB。最小功率算法没有波束指向的能力，仅仅只能用来达到抑制干扰的作用，SCORE算法处理方式则对于实际应用来说仅仅只能作用于一个卫星信号，对于上述两点的优点进行吸收，数字多波束抗干扰接收机，既称之为陈列天线，其可产生多个波束，每个波束相对应一个卫星，这样接收机可以通过捕获、跟踪、最后进行统一定位。

二、系统抑制干扰性质解析

对于卫星导航系统而言，最常见的压制干扰、欺骗式干扰和卫星信号多径干扰，而压制干扰造成导航接收机失锁导致导航接收机产生误捕获时，那便是欺骗式干扰造成的，会对于定位的精准度造成偏差从而出现位置错误性展示以及卫星多径干扰致使导航接收机的精准度构成影响造成定位误差。自适应天线阵技术的采用可以有效的来进行卫星导航系统的促进，最小功率算法、Capon波束形成算法、利用GPS信号特点的盲自适应波束形成算法都属于自适应天线阵技术。但是当压制式干扰、欺骗式干扰以及卫星信号多径干扰同时存在时，可以尝使用通用多类型干扰抑制算法来解决。

对于天线陈列增益处理供应无法执行造成最小功率法难以获得载噪比C/N完全适用性，影响了定位精度。此外，卫星信号在噪声中淹没，导致传统的高分辨率DOA算法失效，载噪比提高，因而需要研究自适应波束形成算法，采用盲自适应波束形成技术，但是由于卫星信号相对较弱，所以在研究盲自适应波束形成算法时，我们要充分考虑一下卫星的来进行分析研究。

在此C/A码的周期重复特性来进行设想实施，基于波束形成的盲自适应抗干扰方案来根据该特性先估计阵列天线接收到的所有卫星来向信息，增加卫星信号的载噪比，对于干扰正交补空间投影矩阵抑制干扰而言通用多类干扰抑制算法以及新算法都需要采用，区别在于可利用卫星信号总起重复性估计卫星信号来向信息从而使陈列方向图信号成为主瓣，在干扰方面形成零陷。

三、解重扩抗干扰算法分析

CDMA的扩频通信系统则是GPS系统采用的组成，在于CDMA系统的盲自适应干扰算法便是基于扩频信息最小二乘解目标陈列来实现的并且通过此方法利用CDMA系统中多个用户扩频码信息来自适应多目标波束形成器加权矢量，对于解扩重扩多目标陈列的优点，在于卫星导航抗干扰中操作也是比较适用的，其可以通过合适的初始加权向量来决定算法性能，在于解重扩算法而言没有考虑到多普勒频率基础上应用对于解重扩技术操作抗干扰时要迁就卫星信号特殊性来变化以及改进算法。

对于新解重扩算法试验则是基于卫星信号远低于噪声电平特点，像以上所述一样，将陈列接收数据向干扰正交补空间投影来消除干扰信号，后而对投影后参考的天线输出信号抓捕，最后便是根据跟踪结果来重构卫星信号，通过此种方式把卫星信号来更新加权矢量。

对于空域解重扩算法相比来说，基本是相同的，对于重构卫星信号的使用以及投降后卫星信号互相关矢量的陈列加权空时解算法利用子空间技术抑制干扰来进行数据获取以及卫星信号重构的方式来实施处理的。下面我们来进行一下假设：

假设经投影后的第l个GPS卫星空时数据加权矢量为：Wl=[wt11…wtlkwt21…wt2k…wtm1…wtlv则有wt=ryr通过联合子空间投影矩阵，可得知列阵总的

加权矢量为：则对第l个波束的输出公式为：

从而应用相对公式的带入引算，以及假设性试验，证实并说明了对于以前的解重扩算法相比，新的解重算抗干扰算法对于扩展空时域引起的卫星信号失真处理则是利用同态滤波均衡算法以及推导波达方向信息的结合来执行的。新解重扩算法与解重扩多目标阵列对比在于初始加权矢量的繁琐选择有了良好的处理对于接收器的紧耦合方面有着更好的特性，便于工程的简单便捷性操作实施，证实了基于新解重扩算法运用的数字多波束卫星导航抗干扰实时接收机测试更为完善。

四、结束语

无论是GPS、GLONASS还是Galileo系统，由于环境的变化，容易受到干扰，卫星导航系统抗干扰算法和关键技术研究一直被关注。本文提出了卫星导航接收机的改良算法，希望对卫星导航抗干扰技术做出贡献，同相关技术工程人员共同深入研究。

参考文献：

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[3]导航接收机抗干扰算法综述[J].常青,王昊,李显旭.导航定位与授时.2017(05)

[4]共址干扰对机载卫星导航接收机影响的研究[J].李禹柯.电子世界.2021(23)