CN111007539B - 北斗频段的干扰分析方法及其动态调整方法 - Google Patents

北斗频段的干扰分析方法及其动态调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种北斗频段的干扰分析方法，包括在无干扰情况下采集基准数据并分类；计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值；在分析时刻采集实际数据并计算实际偏差值；根据实际偏差值和基准偏差值得到最终的干扰分析结果。本发明还公开了包括所述北斗频段的干扰分析方法的动态调整方法。本发明通过分析实际应用场景与基准无干扰场景之间的偏差，从而对北斗独有的B1I、B2I、B3I频段分析其干扰情况；并且根据分析结果能够调整接收机的环路宽带，从而达到快速检测北斗频段干扰并灵活配置接收机抗干扰参数的目的；而且本发明方法针对北斗系统研发，可靠性高且准确性好。

Description

北斗频段的干扰分析方法及其动态调整方法
技术领域
本发明具体涉及一种北斗频段的干扰分析方法及其动态调整方法。
背景技术
随着经济技术的发展，全球卫星导航系统也广泛应用于人们的生产和生活之中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
全球卫星导航系统是重要的空间基础设施，它所提供的定位、授时等服务，是现代社会基本的时空基础，正越来越深入地与各行业需求紧密结合，影响着军事、测绘、航天、交通、救援、电力、农业、渔业、金融等众多行业和领域。随着无线电的快速发展，各行各业都被规划了特定的电磁波频段，复杂的电磁环境为卫星导航的应用带来了严峻挑战，设备间的相互干扰，以及一些有意的人为干扰，加上无人机黑飞问题凸显，都使得电磁环境日益复杂，极大地影响了卫星导航系统的正常运行。因此，需要对干扰进行监测。
目前的干扰监测方式主要为建设干扰监测系统或使用专业的监测设备，其中，监测系统一般包括三个主要部分组成，它们分别为主控站、用于干扰监测的网络以及用户下位机端，通过这个系统可以对复杂电磁环境中的不同干扰源进行监测和定位，专业的监测设备包括手持式和固定式的干扰分析仪。然而在实际使用场景中，上述这些方式不够灵活，且无法将分析结果直接用于产品层面的抗干扰配置，以达到干扰分析的最终目的。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、准确性好且针对北斗系统开发的北斗频段的干扰分析方法。
本发明的目的之二在于提供一种采用所述北斗频段的干扰分析方法的动态调整方法。
本发明提供的这种北斗频段的干扰分析方法，包括如下步骤：
S1.在无干扰情况下，采集基准数据；
S2.将步骤S1采集的基准数据进行分类；
S3.根据步骤S2得到的分类数据，计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值；
S4.在分析时刻，采集实际数据；
S5.根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值；
S6.根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果。
步骤S1所述的在无干扰情况下，采集基准数据，具体为在无干扰的情况下，采用各种应用场景的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
步骤S2所述的将步骤S1采集的基准数据进行分类，具体为将采集到的的基准数据，按照应用场景进行分类，每类数据均包含该应用场景下的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
步骤S3所述的计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值，具体为采用如下公式计算基准偏差值D：
Figure BDA0002251864270000021
式中n为采样点数；Xbdi为第i个采样点时单北斗定位或测速数据；Xgpsi为第i个采样点时单GPS定位或测速数据；
Figure BDA0002251864270000031
为单北斗定位或测速n个采样数据的均值。
步骤S4所述的在分析时刻，采集实际数据，具体为确定分析时刻的场景类型，并采集分析时刻的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
步骤S5所述的根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值，具体为采用如下算式计算当前场景类型的实际偏差值：
Figure BDA0002251864270000032
式中t为采样时间间隔，m为采样点数；X′bdt为t时刻单北斗定位或测速数据，X'gpst为t时刻单GPS定位或测速数据，
Figure BDA0002251864270000033
为单北斗定位或测速m个采样数据的均值。
步骤S6所述的根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果，具体为采用如下步骤得到当前场景类型的最终的干扰分析结果：
A.采用如下算式计算实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值f(t)：
f(t)＝|D(t)-D|
式中D(t)为实际偏差值，D为基准偏差值；
B.比较偏差值与设定阈值之间的关系：
若偏差值大于设定阈值，则认定：检测到北斗B1I、B2I或B3I独有频段中至少有一频段存在干扰；
若偏差值小于或等于设定阈值，则认定：未检测到干扰。
本发明还公开了一种采用所述北斗频段的干扰分析方法的动态调整方法，还包括如下步骤：
S7.若步骤S6的最终的干扰分析结果为存在干扰，则采用如下算式计算当前场景类型的调整后的接收机环路带宽BW(t)：
BW(t)＝B+f(t)×As
式中B为接收机调整前的环路带宽；f(t)为实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值，As为设定的当前场景s下的带宽调整系数。
本发明提供的这种北斗频段的干扰分析方法及其动态调整方法，通过分析实际应用场景与基准无干扰场景之间的偏差，从而对北斗独有的B1I、B2I、B3I频段分析其干扰情况；并且根据分析结果能够调整接收机的环路宽带，从而达到快速检测北斗频段干扰并灵活配置接收机抗干扰参数的目的；而且本发明方法针对北斗系统研发，可靠性高且准确性好。
附图说明
图1为本发明方法的干扰分析方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法的动态调整方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的干扰分析方法的方法流程示意图：本发明提供的这种北斗频段的干扰分析方法，包括如下步骤：
S1.在无干扰情况下，采集基准数据；具体为在无干扰的情况下，采用各种应用场景的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，尽可能覆盖多种应用场景，形成场景库，包括公路、水路等；同时包括动态和静态应用场景，包括开阔无遮挡情况，城市主干道情况、城市峡谷情况、树荫情况、内河干线情况、近海区域情况、远洋请于等动静态环境；
S2.将步骤S1采集的基准数据进行分类；具体为将采集到的的基准数据，按照应用场景进行分类，每类数据均包含该应用场景下的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，将采集到的数据根据场景进行分类，每类数据都包含单北斗定位测速数据、单GPS定位测速数据，并以i为采样间隔共n个采样点，设在某一场景下，得到某一时刻的一组单北斗定位数据和单GPS定位数据为(Vbd,Vgps)i，i＝0,1,2,...,n-1；其中Pbd＝{PEbd,PNbd,PUbd}，Pgps＝{PEgps,PNgps,PUgps}，Vbd＝{VEbd,VNbd,VUbd}，Vgps＝{VEgps,VNgps,VUgps}，其分别为单北斗和单GPS的定位、测速数据在E、N、U(东、北、天)方向上的分量；
S3.根据步骤S2得到的分类数据，计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值；具体为采用如下公式计算基准偏差值D：
Figure BDA0002251864270000051
式中n为采样点数；Xbdi为第i个采样点时单北斗定位(或测速)数据；Xgpsi为第i个采样点时单GPS定位(或测速)数据；
Figure BDA0002251864270000052
为单北斗定位(或测速)n个采样数据的均值。
S4.在分析时刻，采集实际数据；具体为确定分析时刻的场景类型，并采集分析时刻的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，确认实际使用时的场景对应于场景库中的哪一种场景，并采集单北斗定位测速数据和单GPS定位测速数据。并以t为采样间隔，设在该场景下，得到实际使用时某一时刻的一组单北斗定位数据和单GPS定位数据为(P′bd,P′gps)t，以及单北斗测速和单GPS测速数据为(V′bd,V′gps)t，t＝0,1,2...；
S5.根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值；具体为采用如下算式计算当前场景类型的计算实际偏差值：
Figure BDA0002251864270000061
式中t为采样时间间隔，m为采样点数；X′bdt为t时刻单北斗定位(或测速)数据，X'gpst为t时刻单GPS定位(或测速)数据，
Figure BDA0002251864270000062
为单北斗定位(或测速)m个采样数据的均值；
S6.根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果；具体为采用如下步骤得到当前场景类型的最终的干扰分析结果：
A.采用如下算式计算实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值f(t)：
f(t)＝|D(t)-D|
式中D(t)为实际偏差值，D为基准偏差值；
B.比较偏差值与设定阈值之间的关系：
若偏差值大于设定阈值，则认定：检测到北斗B1I、B2I或B3I独有频段中至少有一频段存在干扰；
若偏差值小于或等于设定阈值，则认定：未检测到干扰。
如图2所示为本发明方法的动态调整方法的方法流程示意图：本发明还公开了一种采用所述北斗频段的干扰分析方法的动态调整方法，包括如下步骤：
S1.在无干扰情况下，采集基准数据；具体为在无干扰的情况下，采用各种应用场景的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，尽可能覆盖多种应用场景，形成场景库，包括公路、水路等；同时包括动态和静态应用场景，包括开阔无遮挡情况，城市主干道情况、城市峡谷情况、树荫情况、内河干线情况、近海区域情况、远洋请于等动静态环境；
S2.将步骤S1采集的基准数据进行分类；具体为将采集到的的基准数据，按照应用场景进行分类，每类数据均包含该应用场景下的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，将采集到的数据根据场景进行分类，每类数据都包含单北斗定位测速数据、单GPS定位测速数据，并以i为采样间隔共n个采样点，设在某一场景下，得到某一时刻的一组单北斗定位数据和单GPS定位数据为(Vbd,Vgps)i，i＝0,1,2,...,n-1；其中Pbd＝{PEbd,PNbd,PUbd}，Pgps＝{PEgps,PNgps,PUgps}，Vbd＝{VEbd,VNbd,VUbd}，Vgps＝{VEgps,VNgps,VUgps}，其分别为单北斗和单GPS的定位、测速数据在E、N、U(东、北、天)方向上的分量；
S3.根据步骤S2得到的分类数据，计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值；具体为采用如下公式计算基准偏差值D：
Figure BDA0002251864270000081
式中n为采样点数；Xbdi为第i个采样点时单北斗定位(或测速)数据；Xgpsi为第i个采样点时单GPS定位(或测速)数据；
Figure BDA0002251864270000082
为单北斗定位(或测速)n个采样数据的均值。
S4.在分析时刻，采集实际数据；具体为确定分析时刻的场景类型，并采集分析时刻的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据；
在具体实施时，确认实际使用时的场景对应于场景库中的哪一种场景，并采集单北斗定位测速数据和单GPS定位测速数据。并以t为采样间隔，设在该场景下，得到实际使用时某一时刻的一组单北斗定位数据和单GPS定位数据为(P′bd,P′gps)t，以及单北斗测速和单GPS测速数据为(V′bd,V′gps)t，t＝0,1,2...；
S5.根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值；具体为采用如下算式计算当前场景类型的计算实际偏差值：
Figure BDA0002251864270000083
式中t为采样时间间隔，m为采样点数；X′bdt为t时刻单北斗定位数据或测速数据，X'gpst为t时刻单GPS定位数据或测速数据，
Figure BDA0002251864270000084
为单北斗定位数据或测速数据的m个采样数据的均值；
S6.根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果；具体为采用如下步骤得到当前场景类型的最终的干扰分析结果：
A.采用如下算式计算实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值f(t)：
f(t)＝|D(t)-D|
式中D(t)为实际偏差值，D为基准偏差值；
B.比较偏差值与设定阈值之间的关系：
若偏差值大于设定阈值，则认定：检测到北斗B1I、B2I或B3I独有频段中至少有一频段存在干扰；
若偏差值小于或等于设定阈值，则认定：未检测到干扰；
S7.若步骤S6的最终的干扰分析结果为存在干扰，则采用如下算式计算当前场景类型的调整后的接收机环路带宽BW(t)：
BW(t)＝B+f(t)×As
式中B为接收机调整前的环路带宽；f(t)为实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值，As为设定的当前场景s下的带宽调整系数。

Claims (7)

1.一种北斗频段的干扰分析方法，包括如下步骤：
S1.在无干扰情况下，采集基准数据；
S2.将步骤S1采集的基准数据进行分类；
S3.根据步骤S2得到的分类数据，计算每类数据在无干扰情况下的基准偏差值；具体为采用如下公式计算基准偏差值D：
Figure FDA0003687662020000011
式中n为采样点数；Xbdi为第i个采样点时单北斗定位数据或测速数据；Xgpsi为第i个采样点时单GPS定位数据或测速数据；
Figure FDA0003687662020000012
为单北斗定位数据或测速数据的n个采样数据的均值；
S4.在分析时刻，采集实际数据；
S5.根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值；
S6.根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果。
2.根据权利要求1所述的北斗频段的干扰分析方法，其特征在于步骤S1所述的在无干扰情况下，采集基准数据，具体为在无干扰的情况下，采用各种应用场景的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
3.根据权利要求2所述的北斗频段的干扰分析方法，其特征在于步骤S2所述的将步骤S1采集的基准数据进行分类，具体为将采集到的的基准数据，按照应用场景进行分类，每类数据均包含该应用场景下的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
4.根据权利要求3所述的北斗频段的干扰分析方法，其特征在于步骤S4所述的在分析时刻，采集实际数据，具体为确定分析时刻的场景类型，并采集分析时刻的单北斗定位数据、单北斗测速数据、单GPS定位数据和单GPS测速数据。
5.根据权利要求4所述的北斗频段的干扰分析方法，其特征在于步骤S5所述的根据步骤S4采集的实际数据计算实际偏差值，具体为采用如下算式计算当前场景类型的计算实际偏差值：
Figure FDA0003687662020000021
式中t为采样时间间隔，m为采样点数；Xb'dt为t时刻单北斗定位数据或测速数据，X'gpst为t时刻单GPS定位数据或测速数据，
Figure FDA0003687662020000022
为单北斗定位数据或测速数据的m个采样数据的均值。
6.根据权利要求5所述的北斗频段的干扰分析方法，其特征在于步骤S6所述的根据步骤S5得到的实际偏差值和步骤S3得到的基准偏差值，得到最终的干扰分析结果，具体为采用如下步骤得到当前场景类型的最终的干扰分析结果：
A.采用如下算式计算实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值f(t)：
f(t)＝|D(t)-D|
式中D(t)为实际偏差值，D为基准偏差值；
B.比较偏差值与设定阈值之间的关系：
若偏差值大于设定阈值，则认定：检测到北斗B1I、B2I或B3I独有频段中至少有一频段存在干扰；
若偏差值小于或等于设定阈值，则认定：未检测到干扰。
7.一种采用权利要求1～6之一所述的北斗频段的干扰分析方法的动态调整方法，还包括如下步骤：
S7.若步骤S6的最终的干扰分析结果为存在干扰，则采用如下算式计算当前场景类型的调整后的接收机环路带宽BW(t)：
BW(t)＝B+f(t)×As
式中B为接收机调整前的环路带宽；f(t)为实际偏差值与基准偏差值之间的偏差值，As为设定的当前场景s下的带宽调整系数。
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