[发明专利]一种GNSS信号干扰监测与干扰源定位方法

说明书

本发明公开了一种GNSS信号干扰监测与干扰源定位方法，属于卫星定位领域。该方法无需使用专门的抗干扰设备和频谱监测设备，只需要使用普通民用GNSS监测接收机，就可以实现GNSS干扰范围的确定和干扰源的定位。该方法是首先标定无干扰条件下每台监测接收机的载噪比变化特征，在干扰条件下精确计算干扰信号导致的载噪比变化，从而反演干扰信号的强度，并且进一步联合多个监测接收机反演的干扰信号强度进一步确定干扰源位置。该方法能利用已有的连续运行参考站基础设施，无需专用频谱监测设备即可实现连续可靠的GNSS干扰监测。

技术领域

本发明属于卫星定位领域，尤其涉及一种基于连续运行监测接收机的GNSS信号干扰监测与干扰源定位的方法。

背景技术

全球卫星导航定位系统(GNSS)目前已经得到了广泛的应用。人们的生活越来越依赖GNSS定位技术。一旦GNSS信号被干扰或者无法使用，将会带来巨大的经济损失甚至可能付出生命的代价。但是由于GNSS信号比较微弱，容易被干扰，导致GNSS接收机无法正常定位。一个1W发射功率的GNSS干扰器就可使方圆几十公里的GNSS接收机无法定位，而近年来，被监测到的GNSS干扰事件越来越频繁，但影响人们的正常生活甚至影响民用航空的安全。2019年11月7日，黑龙江某企业私设无人机管制设备导致多架民航航班GPS信号频繁丢失，造成严重后果。因此，GNSS信号干扰的监测与干扰源定位问题变得越来越重要。过去GNSS的抗干扰技术主要是采用特殊设计的抗干扰天线和抗干扰的基带算法等专用的设备，接收机能够在干扰环境下仍然正常工作。但是绝大多数普通民用接收机都进行专用的抗干扰设计，抗干扰能力较差。干扰接收机虽然在抗干扰方面具有明显的优势，但是其成本在普通接收机的10倍以上，大众应用难以接受。目前抗干扰技术主要包括阵列天线抗干扰技术和基带抗干扰处理技术，而基带抗干扰技术有包括空时滤波，自动增益控制(AGC)干扰监测等方法。这些方法都要求专用的天线或者专用的接收机进行配套支持。关于干扰源定位的方法包括AoA测角方法和TDOA测距方法，测角方法的精度在20度左右，随着距离增加，角度交会方法定位精度不高。TDOA测距方法需要合作的方式，通过利用多个接收机接收干扰信号并且提取测距信息，同时还需要各个监测站之间精密的时间同步。另一方面，随着北斗地基增强站网和连续运行监测接收机网的建设，我国已经分布了各个部门、企业、行业建立的数千个连续运行监测接收机，这些连续运行监测接收机能够覆盖我国大部分陆地区域，并且长时间不间断运行，为GNSS干扰监测提供了良好的基础设施。如果能够将这些连续运行监测接收机用于GNSS干扰监测，有望为GNSS干扰监测评估，导航频谱监管与保护提供有力支撑。

发明内容

本发明针对目前GNSS定位的应用越来越广泛，GNSS信号的干扰事件也频繁发生的问题，提出了一种利用连续运行监测接收机对导航信号的干扰进行监测以及对干扰源定位的方法。

本发明采用的技术方案为：

一种GNSS信号干扰监测与干扰源定位方法，包括以下步骤：

S101:在无干扰条件下标定各监测接收机增益，并计算卫星信号无干扰条件下各监测接收机输出的理论载噪比值；

S102:在干扰条件下筛选落在载噪比下降区的监测接收机；

S103:计算位于载噪比下降区的各监测接收机由干扰引起的载噪比变化量，得到有干扰条件下各监测接收机输出的载噪比值；

S104:根据干扰条件下和无干扰条件下的载噪比值，计算各监测接收机的干扰信号强度；

S105:将计算出的干扰信号强度折算为距离信息，并利用差分距离平方的方法求解得到干扰源位置。

进一步的，步骤S101中计算卫星信号无干扰条件下各监测接收机输出的理论载噪比值，具体为：

根据卫星信号在自由空间传播公式计算在无干扰条件下各监测接收机接收的正常GNSS信号功率为：