CN112147649A - 卫星导航信号的弹性过滤方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星导航信号的弹性过滤方法，包括步骤：S1：接收卫星导航频段内的真实卫星导航信号，对卫星导航频段内的真实卫星导航信号进行分析，检测真实卫星导航信号的可用性；S2：若真实卫星导航信号可用，控制将输出真实卫星导航信号；若真实卫星导航信号不可用，控制输出本地生成的本地卫星导航信号；其中，检测真实卫星导航信号的可用性是指检测真实的卫星导航信号是否受到空间环境异常的影响、是否受到压制干扰、欺骗干扰、是否存在卫星导航系统故障。本申请还提供一种卫星导航信号的弹性过滤装置，保证了导航终端接收到的卫星导航信号的可用性。

Description

卫星导航信号的弹性过滤方法及装置

技术领域

本申请涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种卫星导航信号的弹性过滤方法及装置。

背景技术

卫星导航接收设备通过接收卫星导航系统信号实现高精度的定位和时间频率输出，广泛应用于通信、电力、金融、大地测量等基础设施，与基础设施的正常运行息息相关。但是卫星导航系统信号微弱且信号格式公开，易于被干扰和欺骗，如何保障卫星导航接收设备的稳定运行成为目前迫切需要解决的问题。目前的主要途径包括1）采用多卫星导航系统芯片，实现信号来源的多样性，2）采用抗干扰天线，增强信号的接收安全能力性。第一种方法需要替换现有接收设备中原有芯片，存在设备定型周期长，更换和适配难度大的问题；第二种方法则无法过滤欺骗信号，更进一步，如果导航系统失效，则导航信号不存在，前述两种方法都无能为力。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种卫星导航信号的弹性过滤方法及装置。

本申请提供一种卫星导航信号的弹性过滤方法，包括步骤：

S1：接收卫星导航频段内的真实卫星导航信号，对卫星导航频段内的所述真实卫星导航信号进行分析，检测所述真实卫星导航信号的可用性；

S2：若所述真实卫星导航信号可用，控制将所述真实卫星导航信号输出；若所述真实卫星导航信号不可用，控制输出本地生成的本地卫星导航信号；

其中，所述卫星导航频段包括国际电联划分给RNSS业务的所有导航频段中的至少一个频段；所述真实卫星导航信号为所有卫星导航系统播发的导航信号的至少一个信号。

其中，检测所述真实卫星导航信号的可用性是指检测所述真实卫星导航信号是否受到空间环境异常的影响、是否受到压制干扰、欺骗干扰、是否存在卫星导航系统故障。

进一步地，在S2步骤中，所述本地卫星导航信号与所述真实卫星导航信号时间同步，所述本地的卫星导航信号根据本地预存星历或所述真实卫星导航信号的真实导航电文仿真生成；所述本地卫星导航信号包括至少一个卫星导航系统、至少一颗导航卫星的、至少一个导航信号。

进一步地，在S2步骤中，还包括当所述真实卫星导航信号可用时，控制选择将所述本地卫星导航信号输出。

进一步地，所述本地卫星导航信号与真实卫星导航信号的时间同步为外部提供的时间频率基准，或当所述真实导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后的时间频率基准。

进一步地，所述真实导航电文为通过外部注入或通过对所述真实导航信号处理后获取。

本申请还提供一种卫星导航信号的弹性过滤装置，包括相互连接的信号接收单元，信号检测及控制单元，本地信号生成单元，信号切换单元，所述信号接收单元用于接收真实卫星导航信号，并将接收的真实卫星导航信号输出至所述信号切换单元和所述信号检测及控制单元；所述本地信号生成单元根据所述信号检测及控制单元输入的指令和信息生成本地卫星导航信号，并输出至所述信号切换单元；所述信号检测及控制单元对所述真实卫星导航信号进行处理，判断所述真实卫星导航信号的可用性，并根据检测结果控制所述信号切换单元；所述信号切换单元根据指令选择输出真实卫星导航信号或所述本地卫星导航信号。

进一步地，所述信号接收单元包括天线阵列，所述天线阵列包含至少两个天线单元。

进一步地，所述本地信号生成单元所需的时间频率基准通过外部接入或通过当所述真实卫星导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后输入。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：无需改变现有设备，判断所接收的真实卫星导航信号的可用性，当真实卫星导航信号不可用时，通过生成可用的本地卫星导航信号，来维持现有设备的正常运作，提升了现有设备对导航信号的使用能力、抗干扰能力、抗欺骗能力。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的一种卫星导航信号的弹性过滤方法流程图；

图2为本申请一实施方式提供的一种卫星导航信号的弹性过滤装置组成示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

以下将结合说明书附图和具体实施方式对本申请做进一步详细说明。

请参阅图1，图1为本申请一实施方式提供的一种卫星导航信号的弹性过滤方法流程图，所述方法包括：

S1：接收卫星导航频段内的真实卫星导航信号，对卫星导航频段内的所述真实卫星导航信号进行分析，检测所述真实卫星导航信号的可用性；

S2：若所述真实卫星导航信号可用，控制将所述真实卫星导航信号输出；若所述真实卫星导航信号不可用，控制输出本地生成的本地卫星导航信号。

具体地，所述卫星导航频段包括国际电联划分给RNSS业务的所有导航频段中的至少一个频段；所述真实卫星导航信号包括所有卫星导航系统播发的导航信号中的至少一个信号。可选的，所述真实卫星导航信号由北斗导航系统播发。

在接收到所述真实卫星导航信号后，对卫星导航频段内的所述真实卫星导航信号进行分析，检测所述真实卫星导航信号的可用性。其中，卫星导航信号是否可用是指卫星导航信号是否能够提供满足精度要求的服务，包括定位和授时。检测所述真实卫星导航信号的可用性是指检测所述真实卫星导航信号是否受到空间环境异常的影响、是否受到压制干扰、欺骗干扰、是否存在卫星导航系统故障。通常影响卫星导航信号的可用性的因素包括但不限于空间环境、压制干扰、欺骗干扰、卫星导航系统故障及上述多种因素的组合。判断卫星导航信号的可用性，可采用多种手段，包括但不限于自主完好性、先验信息检测、相关峰检测、功率检测及多种方式的组合。

在S2步骤中，若所述真实卫星导航信号可用，控制将所述真实卫星导航信号输出至卫星导航终端；若所述真实卫星导航信号不可用，控制输出本地生成的本地卫星导航信号至卫星导航终端。其中，本地卫星导航信号包括至少一个卫星导航系统、至少一颗导航卫星的、至少一个导航信号。具体地，生成的本地卫星导航信号包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS中的至少一个导航信号，通常提供至少满足卫星导航终端满足基本服务需求的卫星导航信号，卫星导航终端设备接收本地卫星导航信号可实现与接收真实导航信号同样的定位和授时功能。

在本实施例中，在S2步骤中，本地卫星导航信号与真实的卫星导航信号保持时间同步，时间同步可以采用外部提供的时间频率基准，也可采用真实导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后的时间频率基准；为了进一步降低真实信号和本地信号切换对原有导航终端的影响，本地卫星导航信号与真实的卫星导航信号的导航电文信息保持一致，所述导航电文信息可以通过外部注入也可通过对真实导航信号处理后获取。

在一些其他的实施方式中，在S2步骤中，无论真实卫星导航信号是否可用，均可直接将本地生成的本地卫星导航信号输出至卫星导航终端;更进一步的，在此类实施方式中，本地卫星导航信号所需的导航电文无需与真实信号保持一致，可以采用本地预存导航电文。

本申请提供的卫星导航信号的弹性过滤方法，无需改变现有设备，判断所接收的真实卫星导航信号的可用性，当真实卫星导航信号不可用时，通过生成可用的本地卫星导航信号，来维持现有设备的正常运作，提升了现有设备对导航信号的使用能力、抗干扰能力、抗欺骗能力。

请参阅图2，图2为本申请一实施方式提供的一种卫星导航信号的弹性过滤装置组成示意图，所述装置与卫星导航终端连接，所述装置包括：相互连接的信号接收单元，信号检测及控制单元，本地信号生成单元，信号切换单元。

信号接收单元用于接收真实卫星导航信号，并将接收的真实卫星导航信号输出至所述信号切换单元和所述信号检测及控制单元；本地信号生成单元根据信号检测及控制单元输入的指令和信息生成本地卫星导航信号，并输出至信号切换单元；所述信号检测及控制单元对所述真实卫星导航信号进行处理，判断所述真实卫星导航信号的可用性，并根据检测结果控制所述信号切换单元；所述信号切换单元根据指令选择输出真实卫星导航信号或所述本地卫星导航信号。

具体地，信号接收单元包括至少一个天线单元，优选地，信号接收单元包括天线阵列，为了提高对真实卫星导航信号检测和识别的能力，天线阵列包含至少两个天线单元。所述信号检测及控制单元接收真实卫星导航信号后，检测所述真实卫星导航信号是否满足正常的定位精度需求：即判断真实卫星导航信号是否可用，例如所述真实卫星导航信号是否受到空间环境异常的影响、是否受到压制干扰、欺骗干扰、是否存在故障的卫星导航信号。当真实卫星导航信号不满足正常定位需求时，信号切换单元输出本地卫星导航信号至卫星导航终端。也就是说，当检测到当前接收的真实卫星导航信号不可用时，本实施方式提供的卫星导航信号的弹性过滤装置依然能够保证卫星导航终端所接收到的导航信号可用。

当所述真实卫星导航信号可用时，信号检测及控制单元控制信号切换单元将所述真实卫星导航信号输出至卫星导航终端；当然在其他实施方式中，无论真实导航信号是否可用，都直接选择将生成的所述本地卫星导航信号输出至卫星导航终端，通过可信、可靠的本地卫星导航信号让卫星导航终端接收安全可信的位置与授时服务。

进一步地，本地信号生成单元所需的时间频率基准通过外部接入或通过当所述真实卫星导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后输入。

综上，本申请提供的卫星导航信号的弹性过滤方法及装置，由于通过信号检测及控制单元来判断真实卫星导航信号的可用性，再通过本地信号生成单元生成可用的本地卫星导航信号，在未改变导航原有卫星导航终端的前提下，保证其接收到的卫星导航信号的可用性，提高导航终端的定位的准确性。此外，通过信号分路单元与信号切换单元选择性输出真实卫星导航信号和本地卫星导航信号中的一种，即使在卫星导航系统失效的情况下，仍然能够维持卫星导航终端的正常运作。

虽然本申请已以较佳实施方式揭示如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施方式。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本申请技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种卫星导航信号的弹性过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：接收卫星导航频段内的真实卫星导航信号，对卫星导航频段内的所述真实卫星导航信号进行分析，检测所述真实卫星导航信号的可用性；

S2：若所述真实卫星导航信号可用，控制将输出所述真实卫星导航信号；若所述真实卫星导航信号不可用，控制输出本地生成的本地卫星导航信号；

其中，检测所述真实卫星导航信号的可用性是指检测所述真实卫星导航信号是否受到空间环境异常的影响、是否受到压制干扰、欺骗干扰、是否存在卫星导航系统故障；

其中，所述卫星导航频段包括国际电联划分给RNSS业务的所有导航频段中的至少一个频段；所述真实卫星导航信号为所有卫星导航系统播发的导航信号的至少一个信号。

2.根据权利要求1所述的卫星导航信号的弹性过滤方法，其特征在于，在S2步骤中，所述本地卫星导航信号与所述真实卫星导航信号时间同步，所述本地卫星导航信号根据本地预存星历或所述真实卫星导航信号的真实导航电文仿真生成；所述本地卫星导航信号包括至少一个卫星导航系统、至少一颗导航卫星的、至少一个导航信号。

3.根据权利要求1所述的卫星导航信号的弹性过滤方法，其特征在于，在S2步骤中，还包括当所述真实卫星导航信号可用时，控制选择将所述本地卫星导航信号输出。

4.根据权利要求2所述的卫星导航信号的弹性过滤方法，其特征在于，所述本地卫星导航信号与真实卫星导航信号的时间同步为外部提供的时间频率基准，或当所述真实卫星导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后的时间频率基准。

5.根据权利要求2所述的卫星导航信号的弹性过滤方法，其特征在于，所述真实导航电文为通过外部注入或通过对所述真实卫星导航信号处理后获取。

6.一种卫星导航信号的弹性过滤装置，其特征在于，包括：相互连接的信号接收单元，信号检测及控制单元，本地信号生成单元，信号切换单元，所述信号接收单元用于接收真实卫星导航信号，并将接收的真实卫星导航信号输出至所述信号切换单元和所述信号检测及控制单元；所述本地信号生成单元根据所述信号检测及控制单元输入的指令和信息生成本地卫星导航信号，并输出至所述信号切换单元；所述信号检测及控制单元对所述真实卫星导航信号进行处理，判断所述真实卫星导航信号的可用性，并根据检测结果控制所述信号切换单元；所述信号切换单元根据指令选择输出真实卫星导航信号或所述本地卫星导航信号。

7.根据权利要求6所述的卫星导航信号的弹性过滤装置，其特征在于，若所述真实卫星导航信号可用，控制所述信号切换单元将所述本地卫星导航信号输出。

8.根据权利要求6所述的卫星导航信号的弹性过滤装置，其特征在于，所述信号接收单元包括至少一个天线，或含2个天线以上的天线阵列。

9.根据权利要求6所述的卫星导航信号的弹性过滤装置，其特征在于，所述本地信号生成单元所需的时间频率基准通过外部接入或通过当所述真实卫星导航信号可用时，对本地时间频率进行驯服后输入。

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