CN112698367B - 一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，将卫星信号的捕获和跟踪分为粗捕、实捕和入锁三个阶段，在这三个阶段逐级实施对转发信号的识别处理，粗捕进行大范围的识别，实捕进行较小范围的识别，入锁进行更小范围的识别。本发明能够有效地检测和抑制不同延迟的转发式干扰信号，相对于传统在捕获阶段的处理，增加入锁阶段的处理，对于短延迟转发式信号的检测和抑制更加有效。旨在解决现有技术中存在卫星导航接收机抗转发式干扰性能差、定位精度低的技术问题。

Description

一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法

技术领域

本发明涉及卫星导航抗干扰技术领域，尤其涉及卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法。

背景技术

随着卫星导航技术的发展，卫星导航提供的定位、测速和授时服务已经广泛应用于交通运输、电力金融、农林牧渔、防灾减灾、国防建设等各个方面，已经融入了人们的日常生活中。然而随着空间环境的日益复杂，各类干扰信号对卫星导航造成了重要威胁，导致卫星导航接收机不能定位或者定位错误。

对卫星导航造成威胁的干扰信号大致分为宽带干扰、窄带干扰和欺骗式干扰，其中欺骗式干扰分为产生式干扰和转发式干扰。普通的宽带或者窄带干扰是一种压制式干扰，通常是为了阻止接收机捕获跟踪卫星信号，使得接收机无法锁定信号从而根本无法定位。欺骗式干扰则是蓄意的，通过产生与真实信号类似的欺骗信号或者直接转发真实信号，使得接收机不再处理真实信号，从而影响接收机定位精度。

卫星导航系统的信号分为公开服务信号和授权服务信号，相对于授权服务信号，公开服务信号的信号格式等参数都是公开的。产生式欺骗干扰就是利用公开服务信号的特点，干扰系统根据掌握公开服务信号的信号结构特征，自己产生假的导航信号，包括测距码、导航电文信息等。接收机锁定干扰信号后，将得到错误的位置速度信息。授权服务信号的信号格式等进行授权加密处理，干扰系统无法直接产生此类信号，因此只能进行转发式欺骗干扰。干扰系统将接收到的真实卫星信号，经过一定的延迟后直接转发出去。由于转发式干扰信号与真实信号之间只是时延不同，信号强度通常还强于真实信号，因此接收机很容易锁定到转发信号上，从而使定位精度发生严重偏差。

转发式干扰信号是真实信号经过一定的延迟得到的，因此延迟的时延可能是几个码片也可能是几百或几千个码片。通常接收机包括捕获和跟踪两部分，而两部分之间存在相位差，导致捕获的相位转入跟踪存在偏差；此外部分授权码在跟踪时需再次放码，这样在跟踪时也会存在偏差。在转发式信号时延较小的情况下，如果只在捕获阶段进行抗转发式干扰处理，有可能在信号入锁时再次锁到转发信号上，影响接收机的定位精度。因此如何提高卫星接收机的抗转发式干扰性能，有效抑制不同延迟的转发式干扰信号，是一个亟待解决的问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种卫星导航接收机的抗转发式干扰的处理方法，旨在解决现有技术中存在的现有卫星导航接收机抗转发式干扰性能差、定位精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，包括如下步骤：

步骤1、设置粗捕的捕获门限，对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索；

步骤2、对捕获结果中的相关峰值和相位索引进行判定处理，确定是否存在转发信号，若存在转发信号则提取正常信号的相位，从而得到正常信号的相位，并对其进行实捕；

步骤3、设置实捕捕获门限，对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索，实捕完成后读取实捕的捕获结果；

步骤4、对实捕捕获结果中的相关峰值和相位索引进行判定处理；

步骤5、根据实捕捕获结果判定是否需要进行入锁再处理，需要入锁再处理则转至步骤6，不需要入锁再处理则转至步骤7；

步骤6、入锁阶段判定处理；

步骤7、真实信号跟踪。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，所述对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索具体为：设置粗捕的捕获门限Vf，启动粗捕模块对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索，读取粗捕结果相关峰最大值Vmax及其相位索引Pmax，同时得到超过门限值Vf的相关峰峰值及其相位索引。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，所述对捕获结果中的峰值和相位进行判定处理，确定是否存在转发信号包括如下步骤：

若超出门限值的峰值只有1个，即最大值Vmax，则不存在转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；

若超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号；对超出门限的多个峰值进行相位判断：若最大值Vmax对应的相位索引大于其余峰值对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将相位索引最小值处的信号作为真实信号；若最大值Vmax对应的相位索引小于其余峰值对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，所述对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索具体为：设置实捕的捕获门限Vt，启动实捕模块对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索，读取实捕的结果相关峰最大值Vmax及其相位Pmax，同时得到超过门限值Vt的相关峰峰值及其相位索引。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理，所述对实捕捕获结果中的峰值和相位索引进行判定处理包括如下子步骤：

若超出门限值的峰值只有一个，即最大值Vmax，则不存在转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；

若超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号，且最大值Vmax对应的相位索引大于其余峰值对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将相位索引最小值处的信号作为真实信号；如果最大值Vmax对应的相位索引小于其余峰值对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理，所述根据实捕捕获结果判定是否需要进行入锁再处理，包括如下子步骤：

若存在转发信号，计算真实信号与转发式干扰信号的相位索引差，若差值小于阈值Pt，则表明转发式干扰信号的延迟较小，对其进行标记，在入锁阶段再进行判定处理，记录实捕真实信号的相位，将真实信号的相位送入跟踪环路进行跟踪；

若不存在转发信号，则直接进行真实信号跟踪。

优选的，一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理，所述将真实信号的相位送入跟踪环路进行跟踪，根据实捕阶段的标记，对延迟较小的转发式干扰信号进行进一步处理，具体为：

环路状态更新时读取各个相位上的相关累加值Vi，对每一次的相关累加值再进行累加处理；当累加次数达到设置的阈值Ct时，找出相关累加值的最大值Cmax以及除最大值Cmax和其两侧值之外的次大值Csnd；

若最大值Cmax对应的相位大于次大值Csnd对应的相位，将次大值Csnd处的信号作为真实信号；

若最大值Csnd对应的相位小于次大值Csnd对应的相位，将最大值Cmax处的信号作为真实信号；

最后将真实信号的相位调整到跟踪环路即时之路上进行稳定跟踪。

有益效果：利用本发明的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，可以实现对不同时延的转发式干扰信号的检测和抑制，在捕获阶段处理的基础上增加信号跟踪入锁阶段的处理，可以有效避免短时延的转发式干扰信号对信号跟踪时的影响，使接收机锁定真实信号并正常定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他附图。

图1为本发明的流程图；

图2为粗捕结果判定处理流程图；

图3为实捕结果判定处理流程图；

图4为入锁阶段判定处理流程图；

图5为真实信号与转发式信号的相位索引关系示意图。

本发明目的的实现、功能及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出的实施例以一路转发式干扰信号为例，参照图1，图1为本发明提出的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰的处理方法的步骤流程示意图。

如图1所示，接收机捕获模块分为两个部分，一是粗捕，用于大范围的捕获搜索；二是实捕，用于较小范围的捕获搜索，同时也是对粗捕的验证。在实捕验证完成后，信号从捕获阶段转入到跟踪阶段。抗转发式干扰处理涉及到粗捕、实捕以及初始跟踪，几部分综合处理能够对不同延时的转发式干扰起到检测和抑制作用。抗转发式干扰处理方法的具体步骤为：

步骤1、对某一颗卫星信号进行捕获前，设置粗捕的捕获门限Vf；

步骤2、启动粗捕模块，对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索，粗捕完成后读取粗捕的捕获结果。结果包括：相关峰最大值Vmax及其相位索引Pmax，同时得到超过门限值Vf的相关峰峰值及其相位索引；

步骤3、如图3所示，对粗捕结果中的峰值和相位索引进行判定。假定超出门限值的峰值只有1个，即最大值Vmax，则不存在转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；假定超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号，假定超出门限值的峰值有10个，其峰值和相位索引分别记为V1、P1，V2、P2，……V10、P10，找出除最大值之外的次大值Vsnd；假定捕获时滑动卫星信号数据与伪码进行相关，如图5所示，由于转发信号的相位必然小于真实信号，那么捕获得到相位索引则是转发信号的相位索引大于真实信号的相位索引。据此可以进行相位判断：若最大值Vmax对应的相位索引大于次大值Vsnd对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将次大值Vsnd处的信号作为真实信号；若最大值Vmax对应的相位索引小于次大值Vsnd对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；

步骤4、记录粗捕真实信号的相位，调整相位，准备进行实捕；

步骤5、设置实捕的捕获门限Vt；

步骤6、启动实捕模块，对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索，实捕完成后读取实捕的捕获结果。结果包括：相关峰最大值Vmax及其相位Pmax，同时得到超过门限值Vt的相关峰峰值及相位索引。由于实捕的搜索范围相对于粗捕要小很多，因此如果转发式干扰信号的延迟较大，则在实捕中不能检测到；如果转发式干扰信号的延迟较小，则在实捕中能够检测到；

步骤7、如图3所示，对实捕捕获结果中的峰值和相位索引进行判定。假定超出门限值的峰值只有1个，即最大值Vmax，则在实捕相位范围内无转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。假定超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号。假定超出门限值的峰值有5个，其峰值和相位索引分别记为V1、P1，V2、P2，……V5、P5，找出除最大值之外的次大值Vsnd。同样地，若最大值Vmax对应的相位索引大于次大值Vsnd对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将次大值Vsnd处的信号作为真实信号；若最大值Vmax对应的相位索引小于次大值Vsnd对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。如果存在转发信号，计算真实信号与转发式干扰信号的相位索引差△p，若差值小于设置的阈值Pt，则表明转发式干扰信号的延迟较小，对其进行标记，在入锁阶段再进行处理。记录实捕真实信号的相位，将真实信号的相位送入跟踪环路进行跟踪；

步骤8、卫星信号进入跟踪环路进行跟踪时，根据实捕阶段的标记，对延迟较小的转发式干扰信号进行进一步处理；

步骤9、环路状态更新时读取各个相位上的相关累加值Vi，对每一次的相关累加值再进行累加处理。当累加次数达到设置的阈值Ct时，找出相关累加值的最大值Cmax以及除最大值Cmax和其两侧值之外的次大值Csnd。若最大值Cmax对应的相位大于次大值Csnd对应的相位，将次大值Csnd处的信号作为真实信号。若最大值Cmax对应的相位小于次大值Csnd对应的相位，将最大值Cmax处的信号作为真实信号。最后将真实信号的相位调整到跟踪环路即时支路上进行稳定跟踪。

本发明公开一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，将卫星信号的捕获和跟踪分为粗捕、实捕和入锁三个阶段，在这三个阶段逐级实施对转发信号的识别处理，粗捕进行大范围的识别，实捕进行较小范围的识别，入锁进行更小范围的识别。本发明能够有效地检测和抑制不同延迟的转发式干扰信号，相对于传统在捕获阶段的处理，增加入锁阶段处理，对于短延迟转发式信号的检测和抑制更加有效。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关科技领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置粗捕捕获门限，对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索；

对捕获结果中的相关峰值和相位索引进行判定处理，确定是否存在转发信号，若存在转发信号，则提取正常信号的相位，从而得到正常信号的相位并对其进行实捕；

设置实捕捕获门限，对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索，实捕完成后读取实捕的捕获结果；

对实捕捕获结果中的相关峰值和相位索引进行判定处理；

根据实捕捕获结果判定是否需要进行入锁再处理，若需入锁再处理则进行入锁阶段判定，不需要入锁再处理则进行真实信号跟踪；

所述根据实捕捕获结果判定是否需要进行入锁再处理包括如下子步骤：

若存在转发信号，计算真实信号与转发式干扰信号的相位索引差，若差值小于设置的阈值Pt，则表明转发式干扰信号的延迟较小，对其进行标记，在入锁阶段再进行判定处理；记录实捕真实信号的相位，将真实信号的相位送入跟踪环路进行跟踪；

若不存在转发信号，则直接进行真实信号跟踪；

所述将真实信号的相位送入跟踪环路进行跟踪，根据实捕阶段的标记，对延迟较小的转发式干扰信号进行进一步处理，具体为：

环路状态更新时读取各个相位上的相关累加值Vi，对每一次的相关累加值再进行累加处理；当累加次数达到设置的阈值Ct时，找出相关累加值的最大值Cmax以及除最大值Cmax和其两侧值之外的次大值Csnd；

若最大值Cmax对应的相位大于次大值Csnd对应的相位，将次大值Csnd处的信号作为真实信号；

若最大值Cmax对应的相位小于次大值Csnd对应的相位，将最大值Cmax处的信号作为真实信号；

最后将真实信号的相位调整到跟踪环路即时支路上进行稳定跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，其特征在于，所述对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索具体为：设置粗捕的捕获门限Vf，启动粗捕模块对卫星信号进行大范围的频率和相位的二维搜索，读取粗捕结果相关峰最大值Vmax及其相位索引Pmax，同时得到超过门限值Vf的相关峰峰值及其相位索引。

3.根据权利要求2所述的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，其特征在于，所述对捕获结果中的峰值和相位进行判定处理，确定是否存在转发信号，包括如下步骤：

若超出门限值的峰值只有1个，即最大值Vmax，则不存在转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；

若超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号；对超出门限值的多个峰值进行相位判断：若最大值Vmax对应的相位索引大于其余峰值对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将相位索引最小值处的信号作为真实信号；若最大值Vmax对应的相位索引小于其余峰值对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。

4.根据权利要求1所述的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，其特征在于，所述对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索具体为：设置实捕的捕获门限Vt，启动实捕模块对卫星信号进行小范围的频率和相位的二维搜索，读取实捕结果相关峰最大值Vmax及其相位Pmax，同时得到超过门限值Vt的相关峰峰值及其相位索引。

5.根据权利要求4所述的一种卫星导航接收机的抗转发式干扰处理方法，其特征在于，所述对实捕捕获结果中的峰值和相位索引进行判定处理包括如下步骤：

若超出门限值的峰值只有1个，即最大值Vmax，则不存在转发信号，将最大值Vmax处的信号作为真实信号；

若超出门限值的峰值大于1个，则可能存在转发信号，且最大值Vmax对应的相位索引大于其余峰值对应的相位索引，则存在转发式干扰信号，将相位索引最小值处的信号作为真实信号；如果最大值Vmax对应的相位索引小于其余峰值对应的相位索引，将最大值Vmax处的信号作为真实信号。