CN115735139A - 处理由卫星产生的无线电导航信号的方法 - Google Patents

处理由卫星产生的无线电导航信号的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115735139A
CN115735139A CN202180044753.0A CN202180044753A CN115735139A CN 115735139 A CN115735139 A CN 115735139A CN 202180044753 A CN202180044753 A CN 202180044753A CN 115735139 A CN115735139 A CN 115735139A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
radio navigation
navigation signal
processing
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180044753.0A
Other languages
English (en)
Inventor
A·利伯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Safran Electronics and Defense SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electronics and Defense SAS filed Critical Safran Electronics and Defense SAS
Publication of CN115735139A publication Critical patent/CN115735139A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/393—Trajectory determination or predictive tracking, e.g. Kalman filtering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于处理由卫星(SAT)生成的无线电导航信号的方法。该方法包括在无线电导航接收器的处理单元中实施的以下步骤：通过复数傅立叶变换，将无线电导航信号转换(102)至频域中，以获得包括实部I和虚部Q的频域无线电导航信号，实部I具有与频率相关联的幅度I2；确定(103)频域无线电导航信号的实分量I的幅度I2的分布规律；确定(104)用于将分布函数设为零的实分量的幅度，该幅度定义阈值；处理(105)频域无线电导航信号，以滤除幅度大于所确定的阈值的多个分量。

Description

处理由卫星产生的无线电导航信号的方法
技术领域
本发明涉及全球导航卫星，尤其涉及一种用于处理全球导航卫星系统中的信号的方法和装置。
背景技术
在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GPS、GLONASS等)中，抗干扰是这些系统的性能的一个基本要素。
具体而言，全球导航卫星接收器实现(来自卫星的)测量信号(以下被称为GNSS信号)和复制信号之间的关联，以及实现在测量信号与复制信号关联之前使得可以减少测量信号中的干扰的处理操作。这些处理操作通常被称为：
预相关干扰消除处理操作。
对于某些类型的预相关干扰消除处理，为了一方面分离出埋没在噪声中的GNSS信号，另一方面分离出功率高于高斯噪声的干扰，需要估算高斯噪声功率。此种分离尤其被用于频率切除类型的或幅度阻断类型的频率滤波技术中，针对这些技术，对于高斯噪声功率的良好估算是必不可少的。
高斯噪声功率的此种估算是不容易的，尤其是对于接收GNSS信号而言。事实上，所有这些信号将同时出现；其中，干扰比噪声强100到1000倍，噪声本身比GNSS信号强1000倍。
此外，在GNSS接收器的情况下，鉴于接收器的小型化，应当使用少量数字资源来估算该高斯噪声功率。
发明内容
本发明使得可以通过简单的方式从干扰中分离出有用的GNSS信号。
为此，根据第一方面，本发明提出了一种用于处理来自卫星的无线电导航信号的方法，该方法包括在无线电导航接收器的处理单元中实施的以下步骤：
通过复数傅立叶变换，将无线电导航信号转换至频域中，以获得包括实部I和虚部Q的频率无线电导航信号，实部I具有与频率相关联的幅度I2；
确定频率无线电导航信号的实分量I的幅度I2的分布规律；
确定用于消除分布函数的实分量的幅度，该幅度定义阈值；
处理频率无线电导航信号，以滤除幅度大于所确定的阈值的多个分量。
有利地，本发明由下列特征单独地或以在其技术上可行的任何组合之一完成。
处理频率无线电导航信号可以包括频率切除，该处理包括去除幅度大于所确定的阈值的多个分量。
处理频率无线电导航信号可以包括幅度阻断。
确定分布规律包括获得实分量的幅度的直方图。
该方法还包括对频率无线电导航信号的转换，其中，通过复数傅立叶逆变换，
在时域中去除幅度大于所确定的阈值的分量，以获得处理后的无线电导航信号。
根据第二方面，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括程序代码指令，当程序在计算机上运行时，该程序代码指令用于执行根据本发明的第一方面的方法的各个步骤。
在该方法中只考虑实部的事实使得可以获得一种比基于实部和虚部的解决方案所需资源更少的方法。
附图说明
通过以下描述，本发明的其他特征、目的和优点将显现，该描述仅仅是示例性和非限制性的，并且应当参考附图理解，其中：
图1示出了根据本发明的接收来自卫星的信号的接收器；
图2示出了根据本发明的用于处理来自卫星的信号的方法；
图3a和3b示出了在根据本发明的方法期间获取的频率信号的表示。
在所有附图中，相似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了无线电导航接收器1，以下称为GNSS接收器。该GNSS接收器包括：接收单元11，该接收单元11被配置为获取来自例如GPS或GLONASS类型的卫星SAT的无线电导航信号(以下称为GNSS信号)，并且将其转换成数字GNSS信号。接收单元11尤其包括天线A和模数转换器(未示出)，以在接收单元11的输出端获取数字信号S。接收单元11还包括其他元件，
因为它们是本领域技术人员公知的，所以将不在此进行更详细的描述。
GNSS接收器1还包括处理单元2。接收单元11将数字化的GNSS信号S
(以下称为GNSS信号)传输至处理单元2。处理单元2由一个或多个处理器组成，这些处理器将使得可以实现不同的处理操作。
所接收的数字化的GNSS信号包括由卫星SAT发射的有用信号、高斯白噪声以及待消除的干扰。
处理单元2包括切割模块20，该切割模块20用于将GNSS信号切割为预定大小的样本块。
处理单元2还包括时间/频率转换器21，该时间/频率转换器21被配置为将GNSS信号转换至频域中，该GNSS信号位于时域中。具体地，转换器21使得可以应用复数离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)。
继转换器21之后，该接收器1还包括干扰消除模块22，该干扰消除模块22被配置为对来自转换器21的频率信号实施一定数量的处理操作。这些处理操作的步骤将在后文中详细介绍。该模块22向频率/时间转换器23提供干扰已被消除的频率信号，该频率/时间转换器23被配置为将该信号转换至时域中。尤其地，转换器23使得可以将复数离散傅立叶逆变换应用于由转换器21所应用的复数离散傅立叶变换。
然后，将该时间信号提供给关联单元24，该关联单元24使得可以对该时间信号应用处理操作，以提供本领域技术人员已知的导航信号。
处理单元2还包括存储器25，该存储器25使得可以在不同处理操作期间存储信号。
图2示出了由处理单元2实施的用于处理来自卫星的GNSS信号的方法步骤。
首先，接收器1接收来自卫星的信号，并且对其进行数字化处理(步骤100)，
以获取表示为S的GNSS信号。
数字化的GNSS信号S包括由卫星SAT发射的有用信号、高斯白噪声以及待消除的干扰。首先对该数字化的GNSS信号S进行加窗处理(步骤101)，并且将其切割为包含数个样本的多个样本块，在这些样本上应用复数DFT
(步骤102)以获取频率信号。
窗口具有限制由复数DFT引起的光谱扩散的作用，并且与时间截断相关联。
窗口的一个示例为布莱克曼-哈里斯类型的窗口。
在复数DFT结束时，频率信号包括索引从1到N的N个样本，N是2的倍数，例如：
256≤N≤1,024。
在复数DFT的情况下，频率信号包括实部(相位I中的分量)和虚部(正交Q中的分量)。此外，该信号还包括描述实部的N个样本(表示为Ii，i＝1至N)和描述虚部的N个样本(表示为Qi)。
然后，如图2所示，确定频率信号的实部幅度的分布函数(步骤103)。该分布函数的确定包括计算实部每个样本Ii的幅度Ii 2，并且按水平对其进行分类，以获取呈现某个幅度值的多个样本的直方图。
直方图的步长是常数并且例如等于1。
在图3b中示出了此种分布函数的示例。
根据所获得的分布函数，确定用于消除分布函数的实部幅度(步骤104)。
所确定的幅度对应于一个阈值，实部幅度大于该阈值的样本为噪声级别。
图3a示出了随频率变化的实部幅度，相应的分布函数如图3b所示。
在这个示例中，频谱图表示在存在以频率L1为中心的CW干扰的情况下，
埋没在高斯噪声中的GPS C/A信号。噪声功率的估算是根据直方图被消除的水平推导出来的，这里的值由阈值＝9来表示。
高于该阈值的都是噪声，因此可以观察到只有低幅度水平对应于仅具有高斯噪声的信号，因为它们对应于分布遵循中心正态型规律的高斯噪声。
然后，对频率信号进行处理，以滤除或去除实部幅度大于所确定的阈值的分量(步骤105)。
然后，通过对经处理的信号应用复数逆变换(complex DFT-1)，以将经处理的信号转换成时间信号(步骤106)。
然后，获得信号S'。然后该信号S'使得可以获得导航信号S"。
根据一个实施例，在步骤105中对频率信号的处理可以包括对该信号的频率切除。这种处理包括消除实部幅度大于在步骤104中所确定的阈值的频率分量。在实部和虚部上均实现频率分量的消除。
根据另一个实施例，在步骤105中对频率信号的处理可以包括幅度阻断。
根据该实施例，与消除频率分量不同，幅度阻断包括将幅度设置在干扰的频率范围内，同时保留其相位。所设置的幅度值可以被选择为使得：信噪比最大化；考虑待处理的频率分量的百分比；保留信号的频谱表示(有利的变体)，以限制其余处理中的失真贡献。

Claims (6)

1.一种用于处理来自卫星(SAT)的无线电导航信号的方法，所述方法包括在无线电导航接收器(1)的处理单元(2)中实施的以下步骤：
通过复数傅立叶变换，将所述无线电导航信号转换(102)至频域中，以获得包括实部I和虚部Q的频率无线电导航信号，所述实部I具有与频率相关联的幅度I2；
确定(103)所述频率无线电导航信号的实分量I的幅度I2的分布规律；
确定(104)用于消除分布函数的所述实分量的幅度，所述幅度定义阈值；
处理(105)所述频率无线电导航信号，以滤除幅度大于所确定的阈值的多个分量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理(105)所述频率无线电导航信号包括频率切除，所述处理(105)包括去除所述幅度大于所确定的阈值的多个分量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理(105)所述频率无线电导航信号包括幅度阻断。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述确定(103)分布规律包括获取所述实分量的幅度的直方图。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括对所述频率无线电导航信号的转换(106)，其中，通过复数傅立叶逆变换，在时域中去除幅度大于所确定的阈值的多个分量，以获得处理后的无线电导航信号。
6.一种计算机程序产品，包括程序代码指令，当所述程序由计算机执行时，所述程序代码指令用于执行根据上述任一项权利要求所述方法的步骤。
CN202180044753.0A 2020-06-22 2021-06-22 处理由卫星产生的无线电导航信号的方法 Pending CN115735139A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2006070A FR3111712B1 (fr) 2020-06-22 2020-06-22 Procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite
FR2006070 2020-06-22
PCT/FR2021/051129 WO2021260315A1 (fr) 2020-06-22 2021-06-22 Procédé de traitement d'un signal de radionavigation issu d'un satellite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115735139A true CN115735139A (zh) 2023-03-03

Family

ID=73138887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180044753.0A Pending CN115735139A (zh) 2020-06-22 2021-06-22 处理由卫星产生的无线电导航信号的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230258816A1 (zh)
EP (1) EP4168829A1 (zh)
CN (1) CN115735139A (zh)
FR (1) FR3111712B1 (zh)
WO (1) WO2021260315A1 (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101063300B1 (ko) * 2011-01-31 2011-09-07 국방과학연구소 위성 항법 신호의 간섭 제거 시스템, 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP4168829A1 (fr) 2023-04-26
FR3111712A1 (fr) 2021-12-24
FR3111712B1 (fr) 2023-03-10
US20230258816A1 (en) 2023-08-17
WO2021260315A1 (fr) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Savasta et al. Interference mitigation in GNSS receivers by a time-frequency approach
US8238410B2 (en) Method and apparatus for mitigating the effects of narrowband interfering signals in a GPS receiver
KR100978535B1 (ko) Ｇｐｓ 시스템에서의 항재밍 성능개선 및 재밍제거를 위한 주파수 영역에서의 문턱치값 가중치 조절방법 및 장치
US10281556B2 (en) Interference detection and rejection for wide area positioning systems
US8334805B2 (en) Digital front end for a satellite navigation receiver
CN107817506B (zh) 扩频无线电通信信号的基于倒谱的多径抑制
RU2513028C2 (ru) Устройство подавления узкополосных помех в спутниковом навигационном приемнике
US10263727B2 (en) System and method for mitigating narrowband interference
WO2009158049A1 (en) Method and apparatus for mitigating the effects of cw interference via post correlation processing in a gps receiver
US7508339B1 (en) Anti-jam system for use with normal L1 only GPS receiver
Wang et al. Time-frequency jammer mitigation based on Kalman filter for GNSS receivers
CN108375779B (zh) 一种基于Kalman滤波器的导航接收机干扰抑制方法
JP4777353B2 (ja) Ｇｐｓ測位方法及びｇｐｓ測位装置
US9395444B2 (en) Mitigation of spurious signals in GNSS receivers
CN112904374A (zh) 一种卫星信号强度评估方法、装置、gnss接收机及介质
CN115735139A (zh) 处理由卫星产生的无线电导航信号的方法
USH1726H (en) CFAR time-frequency processor for signal detection and extraction in noise
US11982751B2 (en) GNSS anti-jamming using interference cancellation
Pisoni et al. Correction of pseudorange errors in Galileo and GLONASS caused by biases in group delay
EP2398153A2 (en) Improvements to reception of spread spectrum signals
US10880029B2 (en) System and method for improved data decoding, tracking, and other receiver functions in the presence of interference
US20060125688A1 (en) Bit depth reduction for analog to digital conversion in global positioning system
US20020122473A1 (en) Method and device for the processing of interference in signals received by an array of sensors
EP4016133A1 (en) Gnss anti-jamming using interference cancellation
GB2481575A (en) Improvements to reception of spread spectrum signals

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination