[发明专利]一种提高GNSS接收机抗干扰性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于GNSS接收机领域，特别是涉及一种新的提高GNSS接收机抗干扰性能的方法。

背景技术

GNSS接收机所要接收的信号极其微弱（通常低于热背景噪声），也易于受到有意或者无意的干扰，导致无法定位或者定位误差变大。目前提高GNSS接收机抗干扰性能的主要办法是采用空域滤波技术的自适应调零天线阵或者多波束形成天线阵以及采用频域滤波技术的滤波器。自适应调零天线阵在应对多个干扰源方面显得无能为力（一般可以应对N-1个干扰源，N为天线阵单元数），多波束形成天线阵的实现相当复杂，消耗资源很大，影响了其实用性，而频域滤波的方法则仅可以应对窄带干扰。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于空域与时域联合滤波的方法，对于提高GNSS接收机抗干扰性能，有效而且容易实施，其技术方案为：GNSS接收机使用可形成波束的天线，在接收机收到干扰的时候，可以控制天线形成单波束，分时指向确定的卫星，轮流接收这些确定卫星的信号，利用天线的方向性增益提高信噪比，同时对未被指向的卫星进行虚拟跟踪，以减少失锁的可能。

其实现的具体步骤为：步骤一、利用在遭受干扰之前存储的卫星星历或者历书，以及当前时间、当前的大致位置（可以是GNSS接收机最后一次定位的位置或者由其他传感器例如惯性导航设备获得的位置）计算当前接收机可以接收到的卫星的高度角和方位角以及多普勒；步骤二、控制天线将波束轮流指向步骤一中计算出来的高度角和方位角，同时控制GNSS接收机对该卫星进行捕获或者跟踪；步骤三、如果步骤二中捕获成功，则将对该卫星转为跟踪状态；如果步骤二中已经为跟踪状态，则继续对其进行跟踪；如果步骤二中捕获失败，则控制天线将波束指向下一颗卫星；由于这种操作相当于对卫星采用了分时跟踪，因此，为减少失锁，在整个运行过程中，对于天线未指向的卫星，在下次被指向之前，需要做虚拟跟踪，即根据上次正确跟踪的状态，实时计算该卫星的跟踪参数。

本发明的特点：无须对现有的定位接收机和伪卫星本身做任何修改，定位接收机只需要利用接收机和主控机之间的通讯链路，将自己的接收到的伪卫星的信号强度和定位状况发送。

具体实施方式

理论基础：GNSS接收机受到的干扰有两大类，即压制型干扰和欺骗型干扰，压制型干扰通常的功率都比较强，但其发射的信号一般不载有信息，其目的就是使得GNSS接收机的射频前端被干扰信号充斥而达到饱和，而真正的GNSS信号被抑制而无法被识别；而欺骗型干扰的信号强度与真实卫星信号强度接近，其中载有有效信息，GNSS接收机在接收到欺骗型干扰的信号后，将得到错误的电文或观测量，用这些错误的电文或观测量进行定位，将得到错误的定位结果；无论是哪种干扰，通常情况下，都不会来自与真实卫星完全相同的方位，即使在某个时刻某些干扰源的方位与真实卫星相同，对于移动的接收机而言，总会有真实卫星与干扰源的方位不重合的时候，本发明即利用这个特点，分时将天线波束指向计算得到的真实卫星，即只接收来自真实卫星的信号，与多波束形成天线阵不同，本方法只形成一个波束，分时指向不同的卫星，使得实现起来简单很多，另一方面，单波束天线可以有效提高天线的增益，提高天线方向图中主瓣与旁瓣的比值，这对于提高抗干扰性能非常有效，也更易于对信号实现分时跟踪；但是另一方面，由于对卫星信号的跟踪本来是一个连续的过程，分时指向带来的威尔提就是跟踪不连续，容易造成失锁。因此本方法引入了一个虚拟跟踪的概念，对于天线未指向的卫星，在下次被指向之前，需要做虚拟跟踪，即根据上次正确跟踪的状态，实时计算该卫星的跟踪参数，从而增强系统的可靠性和实用性。

具体实施时，首先要为GNSS接收机配置可控的形成单波束的天线，该天线可以是用相控的方法实现波束控制，也可以通过机械的方法进行波束方位的控制。

由于采用了分时跟踪，GNSS接收机需要特别设计，一方面GNSS接收机的真实跟踪需要与天线指向进行同步，即当天线指向指定卫星的时候，GNSS接收机才对该卫星所在的通道进行积分等通道操作，在其余时间，需要对该卫星进行虚拟跟踪，即根据上次正确跟踪的状态，实时计算该卫星的跟踪参数。

由于整个系统依赖于对真实卫星的位置、多普勒计算，因此系统必须有获得星历、历书以及实时时钟(RTC)的途径，以及对当前位置的粗略估计。