CN106680840A - 一种北斗定位模块抗电磁干扰方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种北斗定位模块抗电磁干扰方法及装置，所述装置具有抗电磁干扰的北斗定位接收机，抗电磁干扰的北斗定位接收机包括窄带接收天线、第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器、EMI滤波器和信号处理器，窄带接收天线、第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器和所述信号处理器依次连接，EMI滤波器一端与电源连接，EMI滤波器另一端分别与LNA低噪声放大器和信号处理器连接。本发明具有体积小、安装方便、功耗低、抗干扰能力强的优点。经过大量的测试，在通信电台工作的情况下，北斗定位模块能够正常定位。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航定位技术领域，具体涉及一种北斗定位模块抗电磁干扰方法及装置。
背景技术
海上浮标的定位信息以及各种传感器信息都需要通过通信电台发送到远方控制站点。由于受浮标体积、安装尺寸的影响，通信电台的发射天线与卫星定位装置距离很近，通信电台发射信号的高次谐波会落在北斗/GPS的频段内。不同的海上浮标设置成不同的频点，浮标的数量较多，因此，不同浮标上安装的通信电台的高次谐波的频率也不相同，这样，卫星定位装置需要在不同频段的通信电台干扰情况下保持正常工作。
目前已有的通用型卫星定位产品由于没有进行针对性设计，无法在通信电台工作的情况下保持正常定位。而采用抗干扰措施的卫星定位产品的体积较大、成本也比较高，无法适应浮标的使用环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种北斗定位模块抗电磁干扰方法及装置，用以解决浮标通信电台对卫星定位装置的干扰问题。
为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：
本发明公开了一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，所述方法包括：窄带接收天线将信号接收带宽范围缩小并限制在卫星导航定位信号的带宽范围内；卫星导航定位信号经由第一级BPF带通滤波器进行一次带通滤波处理；卫星导航定位信号经由LNA低噪声放大器进行前置信号放大处理；卫星导航定位信号经由第二级BPF带通滤波器进行二次带通滤波处理；卫星导航定位信号经由信号处理器进行定位计算；定位计算结果经由数据传输线发送至海上信息检测浮标内的通信电台；及通信电台将处理后的定位计算结果发送至远程控制站点；其中，电源经由EMI滤波器分别为LNA低噪声放大器和信号处理器供电，EMI滤波器对电源进行滤波隔离处理。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，所述卫星导航定位信号经由信号处理器进行定位计算包括：经由模数转换器进行信号采集并将模拟信号转化为数字信号；经由FFT信号处理器对信号进行快速傅里叶转化；经由信号峰值功率判别模块根据信号峰值功率判断是否有干扰信号；经由BSF带阻滤波器将信号峰值功率出现异常的干扰信号滤掉；经由信息提取模块根据信号中的伪距信息提取定位位置信息；和经由信息计算模块根据定位位置信息计算定位位置并输出结果。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，当所述信号峰值功率判别模块发现信号的峰值功率值高于噪底3dB时，则判断为干扰信号。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，所述方法还包括：由第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器、EMI滤波器和信号处理器集成形成的北斗定位接收机电路板位于由一体机安装壳方形腔体和屏蔽间隔板形成的信号屏蔽空间内；所述信号屏蔽空间在方形腔体上方留有开口用来安装窄带接收天线以接收卫星导航定位信号；及所述信号屏蔽空间在屏蔽间隔板和圆形底盖上留有过线孔用来布置电源线和数据传输线。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，所述一体机安装壳由铝合金制备而成以形成金属信号屏蔽空间。
本发明还公开了一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，所述装置具有抗电磁干扰的北斗定位接收机，所述抗电磁干扰的北斗定位接收机包括窄带接收天线、第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器、EMI滤波器和信号处理器，所述窄带接收天线、所述第一级BPF带通滤波器、所述LNA低噪声放大器、所述第二级BPF带通滤波器和所述信号处理器依次连接，所述EMI滤波器的输入端与电源连接，所述EMI滤波器的输出端分别与所述LNA低噪声放大器和所述信号处理器连接。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，所述第一级BPF带通滤波器、所述LNA低噪声放大器、所述第二级BPF带通滤波器、所述EMI滤波器和所述信号处理器集成在一起形成北斗定位接收机电路板。
本发明还公开了一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，所述北斗定位接收机电路板固定至一体机安装壳方形腔体内的屏蔽间隔板的面上，所述北斗定位接收机电路板上的第一级BPF带通滤波器通过MMCX射频接头连接至窄带接收天线，所述窄带接收天线通过方框形屏蔽盖盖在方形腔体上，所述北斗定位接收机电路板上的EMI滤波器连接有电源线，电源线通过屏蔽间隔板和圆形底盖上的过线孔从一体机安装壳圆形腔体中伸出并连接至电源。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，所述信号处理器包括模数转换器、FFT信号处理器、中央处理器和BSF带阻滤波器，所述模数转换器、所述FFT信号处理器和所述中央处理器依次连接，所述中央处理器分别连接至所述BSF带阻滤波器和所述EMI滤波器。
本发明公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，所述中央处理器包括信号峰值功率判别模块、信息提取模块和信息计算模块，所述信号峰值功率判别模块、所述信息提取模块和所述信息计算模块依次连接，所述信号峰值功率判别模块连接至所述FFT信号处理器，所述信号峰值功率判别模块、所述BSF带阻滤波器和所述信息提取模块依次连接。
本发明具有如下优点：
本发明具有体积小、安装方便、功耗低、抗干扰能力强的优点。经过大量的测试，在通信电台工作的情况下，北斗定位模块能够正常定位。
附图说明
图1为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的北斗定位接收机的电路连接示意图。
图2为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的信号处理器的结构示意图。
图3为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰方法的卫星导航定位信号经由信号处理器进行定位计算的流程图。
图4为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的一体机安装壳的立体结构示意图。
图5为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的一体机安装壳的仰视图。
图6为本发明公开的一体机安装壳的圆形底盖的结构示意图。
图7为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的一体机安装壳的俯视图。
图8为本发明公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置的方框形屏蔽盖的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参考图1，本实施例中公开的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置具有抗电磁干扰的北斗定位接收机，抗电磁干扰的北斗定位接收机包括窄带接收天线12、第一级BPF带通滤波器13、LNA低噪声放大器14、第二级BPF带通滤波器15、EMI滤波器16和信号处理器17，窄带接收天线12、第一级BPF带通滤波器13、LNA低噪声放大器14、第二级BPF带通滤波器15和信号处理器17依次连接，EMI滤波器16的输入端与电源18连接，EMI滤波器16的输出端分别与LNA低噪声放大器14和信号处理器17连接。第一级BPF带通滤波器13、LNA低噪声放大器14、第二级BPF带通滤波器15、EMI滤波器16和信号处理器17集成在一起形成北斗定位接收机电路板。
上述北斗定位接收机电路板固定至一体机安装壳内，参考图4-8，一体机安装壳具有由圆形腔体01和方形腔体02一体形成的主壳体和圆形底盖03，圆形腔体01和方形腔体02之间设置有屏蔽间隔板04，屏蔽间隔板04和圆形底盖03上分别设置有一个圆形的过线孔05，圆形腔体01外端面和圆形底盖03上分别设置有多个底盖安装孔09，圆形底盖03盖在圆形腔体01上，窄带接收天线12为方形信号接收天线(图中未示出)，北斗定位接收机电路板和方形信号接收天线形成北斗定位接收机，具体地，北斗定位接收机电路板安装在方形腔体02内，屏蔽间隔板04上设置有多个北斗定位接收机电路板安装孔06，北斗定位接收机电路板通过多个北斗定位接收机电路板安装孔06固定至方形腔体02内的屏蔽间隔板04的面上，方形信号接收天线盖在方形腔体02上，方形信号接收天线是通过方框形屏蔽盖07安装至方形腔体02上的，方形腔体02上端面和方框形屏蔽盖07的角的位置上分别设置有多个屏蔽盖安装孔08，所述方形信号接收天线固定于屏蔽盖的方框中，方形信号接收天线通过MMCX射频接头连接至北斗定位接收机电路板，或者说，北斗定位接收机电路板上的第一级BPF带通滤波器13通过MMCX射频接头连接至窄带接收天线12，窄带接收天线12通过方框形屏蔽盖07盖在方形腔体02上，北斗定位接收机电路板上的EMI滤波器16连接有电源线，电源线通过屏蔽间隔板04和圆形底盖03上的过线孔05从一体机安装壳圆形腔体01中伸出并连接至电源18。
另外，如图5和7所示，主壳体两侧分别设置有凸耳10，凸耳10上开有结构安装孔11，一体机安装壳由金属屏蔽层和防水层形成，防水层镀在金属屏蔽层的外面，金属屏蔽层可以是铝合金屏蔽层。
上述一体机安装壳和北斗定位接收机形成一种超小型北斗定位模块，其通过主壳体两侧凸耳10上的结构安装孔11安装至海上信息检测浮标中用于海上信息检测浮标的定位，海上信息检测浮标中还安装有多个检测传感器和通信电台，多个检测传感器和北斗定位接收机电路板通过串口连接至通信电台(图中未示出)。其中，海上信息检测浮标的定位方法包括：方形信号接收天线接收来自北斗定位卫星的定位信号；北斗定位接收机电路板对方形信号接收天线接收到的定位信号进行处理；通过海上信息检测浮标中的通信电台将处理后的定位信号发送至远程控制站点。
更进一步，参考图2，上述信号处理器17包括模数转换器(ADC)19、FFT信号处理器20、中央处理器21和BSF带阻滤波器22，模数转换器19、FFT信号处理器20和中央处理器21依次连接，中央处理器21分别连接至BSF带阻滤波器22和EMI滤波器16。更进一步，中央处理器21包括信号峰值功率判别模块23、信息提取模块24和信息计算模块25，信号峰值功率判别模块23、信息提取模块24和信息计算模块25依次连接，信号峰值功率判别模块23连接至FFT信号处理器20，信号峰值功率判别模块23、BSF带阻滤波器22和信息提取模块24依次连接。
参考图1，一种北斗定位模块抗电磁干扰方法包括：窄带接收天线12将信号接收带宽范围缩小并限制在卫星导航定位信号的带宽范围内；卫星导航定位信号经由第一级BPF带通滤波器13进行一次带通滤波处理；卫星导航定位信号经由LNA低噪声放大器14进行前置信号放大处理；卫星导航定位信号经由第二级BPF带通滤波器15进行二次带通滤波处理；卫星导航定位信号经由信号处理器17进行定位计算；定位计算结果经由数据传输线发送至海上信息检测浮标内的通信电台；及通信电台将处理后的定位计算结果发送至远程控制站点；其中，电源18经由EMI滤波器16分别为LNA低噪声放大器14和信号处理器17供电，EMI滤波器16对电源进行滤波隔离处理。
进一步地，参考图3，卫星导航定位信号经由信号处理器17进行定位计算包括：经由模数转换器19进行信号采集并将模拟信号转化为数字信号；经由FFT信号处理器20对信号进行快速傅里叶转化；经由信号峰值功率判别模块23根据信号峰值功率判断是否有干扰信号，当信号峰值功率判别模块23发现信号的峰值功率值高于噪底3dB时，则判断为干扰信号；经由BSF带阻滤波器22将信号峰值功率出现异常的干扰信号滤掉；经由信息提取模块24根据信号中的伪距信息提取定位位置信息；和经由信息计算模块25根据定位位置信息计算定位位置并输出结果。
另外，本实施例中公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法还包括：由第一级BPF带通滤波器13、LNA低噪声放大器14、第二级BPF带通滤波器15、EMI滤波器16和信号处理器17集成形成的北斗定位接收机电路板位于由一体机安装壳方形腔体02和屏蔽间隔板04形成的信号屏蔽空间内，其中，一体机安装壳由铝合金制备而成以形成金属信号屏蔽空间；信号屏蔽空间在方形腔体02上方留有开口用来安装窄带接收天线12以接收卫星导航定位信号；及信号屏蔽空间在屏蔽间隔板04和圆形底盖03上留有过线孔05用来布置电源线和数据传输线。
本实施例公开的上述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，从结构方面，超小型北斗定位模块充分考虑电磁屏蔽措施，解决了北斗定位接收机的安装问题并增加电磁屏蔽效果；从辐射和传导两个方面，首先，应用专用窄带接收天线解决了辐射干扰问题，减少了带外的通信电台干扰信号对卫星导航定位北斗定位接收机的影响；另外，针对通信电台的工作频率，应用专用的信号低噪放大电路、两次滤波电路以及电源滤波隔离电路，解决了传导干扰问题；数据计算处理方面，采用FFT计算出干扰信号的频率并用带阻滤波器滤出干扰信号，从而保证通信电台干扰情况北斗定位模块也能正常定位。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，其特征在于，所述方法包括：
窄带接收天线将信号接收带宽范围缩小并限制在卫星导航定位信号的带宽范围内；
卫星导航定位信号经由第一级BPF带通滤波器进行一次带通滤波处理；
卫星导航定位信号经由LNA低噪声放大器进行前置信号放大处理；
卫星导航定位信号经由第二级BPF带通滤波器进行二次带通滤波处理；
卫星导航定位信号经由信号处理器进行定位计算；
定位计算结果经由数据传输线发送至海上信息检测浮标内的通信电台；及
通信电台将处理后的定位计算结果发送至远程控制站点；
其中，电源经由EMI滤波器分别为LNA低噪声放大器和信号处理器供电，EMI滤波器对电源进行滤波隔离处理。
2.如权利要求1所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，其特征在于，所述卫星导航定位信号经由信号处理器进行定位计算包括：
经由模数转换器进行信号采集并将模拟信号转化为数字信号；
经由FFT信号处理器对信号进行快速傅里叶转化；
经由信号峰值功率判别模块根据信号峰值功率判断是否有干扰信号；
经由BSF带阻滤波器将信号峰值功率出现异常的干扰信号滤掉；
经由信息提取模块根据信号中的伪距信息提取定位位置信息；和
经由信息计算模块根据定位位置信息计算定位位置并输出结果。
3.如权利要求2所述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，其特征在于，当所述信号峰值功率判别模块发现信号的峰值功率值高于噪底3dB时，则判断为干扰信号。
4.如权利要求1所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，其特征在于，所述方法还包括：
由第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器、EMI滤波器和信号处理器集成形成的北斗定位接收机电路板位于由一体机安装壳方形腔体和屏蔽间隔板形成的信号屏蔽空间内；
所述信号屏蔽空间在方形腔体上方留有开口用来安装窄带接收天线以接收卫星导航定位信号；及
所述信号屏蔽空间在屏蔽间隔板和圆形底盖上留有过线孔用来布置电源线和数据传输线。
5.如权利要求4所述一种北斗定位模块抗电磁干扰方法，其特征在于，所述一体机安装壳由铝合金制备而成以形成金属信号屏蔽空间。
6.一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，其特征在于，所述装置具有抗电磁干扰的北斗定位接收机，所述抗电磁干扰的北斗定位接收机包括窄带接收天线、第一级BPF带通滤波器、LNA低噪声放大器、第二级BPF带通滤波器、EMI滤波器和信号处理器，所述窄带接收天线、所述第一级BPF带通滤波器、所述LNA低噪声放大器、所述第二级BPF带通滤波器和所述信号处理器依次连接，所述EMI滤波器的输入端与电源连接，所述EMI滤波器的输出端分别与所述LNA低噪声放大器和所述信号处理器连接。
7.如权利要求6所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，其特征在于，所述第一级BPF带通滤波器、所述LNA低噪声放大器、所述第二级BPF带通滤波器、所述EMI滤波器和所述信号处理器集成在一起形成北斗定位接收机电路板。
8.如权利要求7所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，其特征在于，所述北斗定位接收机电路板固定至一体机安装壳方形腔体内的屏蔽间隔板的面上，所述北斗定位接收机电路板上的第一级BPF带通滤波器通过MMCX射频接头连接至窄带接收天线，所述窄带接收天线通过方框形屏蔽盖盖在方形腔体上，所述北斗定位接收机电路板上的EMI滤波器连接有电源线，电源线通过屏蔽间隔板和圆形底盖上的过线孔从一体机安装壳圆形腔体中伸出并连接至电源。
9.如权利要求6所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，其特征在于，所述信号处理器包括模数转换器、FFT信号处理器、中央处理器和BSF带阻滤波器，所述模数转换器、所述FFT信号处理器和所述中央处理器依次连接，所述中央处理器分别连接至所述BSF带阻滤波器和所述EMI滤波器。
10.如权利要求9所述的一种北斗定位模块抗电磁干扰装置，其特征在于，所述中央处理器包括信号峰值功率判别模块、信息提取模块和信息计算模块，所述信号峰值功率判别模块、所述信息提取模块和所述信息计算模块依次连接，所述信号峰值功率判别模块连接至所述FFT信号处理器，所述信号峰值功率判别模块、所述BSF带阻滤波器和所述信息提取模块依次连接。
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