CN116743284A - 一种gnss带内干扰检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种GNSS带内干扰检测系统及其检测方法，属于干扰检测技术领域。该GNSS带内干扰检测系统包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：该GNSS有源开线单元接收GNSS带内信号；该GNSS接收机单元解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；该分析识别单元分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰，为实时监控GNSS接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性。
Description
技术领域
本发明涉及干扰检测技术领域，特别涉及一种GNSS带内干扰检测系统及其检测方法。
背景技术
在复杂电磁环境下，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)接收机经常受到干扰的影响。具体的，干扰分为带外干扰和带内干扰。通常，强带外干扰会对GNSS接收机产生影响。带内干扰则混合在GNSS有用信号之中，且幅度小时不易检测和识别，影响着GNSS接收机解调信号，影响GNSS接收机的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统及其检测方法，旨在解决目前带内干扰混合在GNSS有用信号之中不易检测和识别，造成影响着GNSS接收机解调信号和影响GNSS接收机的性能的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的第一方面，本发明提供的一种GNSS带内干扰检测系统，所述GNSS带内干扰检测系统包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：
所述GNSS有源开线单元，用于接收GNSS带内信号；
所述GNSS接收机单元，用于解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
所述分析识别单元，用于分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
可选的，所述GNSS带内干扰检测系统还包括带外抑制单元，所述带外抑制单元与所述GNSS有源天线单元电性连接，用于抑制带外干扰信号。
可选的，所述GNSS带内干扰检测系统还包括低噪声放大器单元，所述低噪声放大器单元分别与所述带外抑制单元和所述GNSS接收机单元电性连接，用于放大所述GNSS带内信号。
可选的，所述分析识别单元用于分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰；其具体分析过程包括：
调入所述GNSS数据流；
对所述GNSS数据流进行自相关函数分析；
根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰；
根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；
根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
根据本发明的第二方面，本发明提供的一种GNSS带内干扰检测方法，所述GNSS带内干扰检测方法包括：
接收GNSS带内信号；
解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
可选的，在所述解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流的步骤之前，所述GNSS带内干扰检测方法还包括：抑制带外干扰信号。
可选的，在所述解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流的步骤之前，所述GNSS带内干扰检测方法还包括：放大所述GNSS带内信号。
可选的，所述分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰；具体分析过程包括：
调入所述GNSS数据流；
对所述GNSS数据流进行自相关函数分析；
根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰；
根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；
根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
与相关技术相比，本发明实施例提出的一种GNSS带内干扰检测系统及其检测方法，该GNSS带内干扰检测系统包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：该GNSS有源开线单元接收GNSS带内信号；该GNSS接收机单元解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；该分析识别单元分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰，为实时监控GNSS接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性，方便快速感知到干扰，以便调整应对策略。从而可以解决目前带内干扰混合在GNSS有用信号之中不易检测和识别，造成影响着GNSS接收机解调信号和影响GNSS接收机的性能的问题。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统的具体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统在无干扰环境下采集离散序列样本x0(t)进行自相关函数acfk0分析的效果图；
图4为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统在干扰场景下采集离散序列样本x1(t)进行自相关函数acfk1分析的效果图；
图5为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统在干扰场景下采集离散序列样本x2(t)进行自相关函数acfk2分析的效果图；
图6为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测系统在干扰场景下采集离散序列样本x3(t)进行自相关函数acfk3分析的效果图；
图7为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测方法的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种GNSS带内干扰检测方法的另一流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求收及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种GNSS带内干扰检测系统，该GNSS带内干扰检测系统包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：
该GNSS有源开线单元，用于接收GNSS带内信号；
该GNSS接收机单元，用于解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
该分析识别单元，用于分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
在本实施例中，通过提供一种GNSS带内干扰检测系统，包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：该GNSS有源开线单元接收GNSS带内信号；该GNSS接收机单元解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；该分析识别单元分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰，为实时监控GNSS接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性，方便快速感知到干扰，以便调整应对策略。从而可以解决目前带内干扰混合在GNSS有用信号之中不易检测和识别，造成影响着GNSS接收机解调信号和影响GNSS接收机的性能的问题。
在一个实施例中，如图2所示，该GNSS带内干扰检测系统还包括带外抑制单元，该带外抑制单元与该GNSS有源天线单元电性连接，用于抑制带外干扰信号，防止对GNSS接收机单元产生影响。
在复杂电磁环境下，GNSS接收机单元经常会受到干扰的影响。具体地，干扰分为带外干扰和带内干扰。通常，带外干扰会对GNSS接收机单元产生影响，影响GNSS接收机单元对GNSS带内信号的解调。
在本实施例中，通过在该GNSS带内干扰检测系统中设置带外抑制单元，衰减或消除带外干扰信号，以抑制带外干扰信号，防止对GNSS接收机单元产生影响，提升该GNSS带内干扰检测系统的抗干扰能力。
在一个实施例中，如图2所示，该GNSS带内干扰检测系统还包括低噪声放大器单元，该低噪声放大器单元分别与该带外抑制单元和该GNSS接收机单元电性连接，用于放大该GNSS带内信号。
该低噪声放大器单元(Low Noise Amplifier，LNA)是噪声系数很低的放大器，设置在该GNSS接收机单元的前端，用作该GNSS接收机单元的前置放大器，放大GNSS有源天线单元接到的GNSS带内信号。
在一个实施例中，该分析识别单元用于分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。其具体分析过程包括：
A1、调入所述GNSS数据流。
调入上述GNSS数据流，经过AD转换后得到AGC数据，该AGC数据以一个离散序列x(t)来表示。
A2、对所述GNSS数据流进行自相关函数分析。
在时域上，根据上述离散序列x(t)，计算滞后k阶的自协方差函数Ck，如公式(1)所示：
其中：n为离散序列x(t)的样本容量；k为滞后阶数，k∈[0,n-1]。
滞后0阶时，记为C0，如公式(2)所示：
计算离散序列x(t)的自相关函数acfk，如公式(3)所示：
其中：k为滞后阶数，k∈[0,n-1]；n为离散序列x(t)的样本容量。
A3、根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰。
在“无干扰”环境(例如屏蔽房)下，预测试训练，采集离散序列样本x0(t)，计算对应的自相关函数acfk0序列。
然后，添加可控的干扰因子，获得不同干扰下的离散序列样本x1(t)、x2(t)、x3(t)......，计算对应的自相关函数acfk1、acfk2、acfk3......。
如图3至图6所示，为在无干扰环境下采集离散序列样本和在不同干扰场景下采集离散序列样本进行自相关函数分析的效果图。在图3至图6中，每组离散序列x(t)的样本容量n＝10。
根据图3至图6所示，可以得出：
(1)acfk0是无干扰环境下采集离散序列样本的自相关函数acf序列：当n≥2,即k≥1时，|acfk0|≤0.2，说明采集的离散序列x0(t)基本没有自相关特性。
(2)acfk1、acfk2、acfk3是在不同干扰场景下采集离散序列样本的自相关函数acf序列：|acfk(1,2,3)|＞0.2，说明离散序列样本x1(t)、x2(t)、x3(t)存在一定的自相关特性。
对于GNSS信号，在数秒内，上述在无干扰环境下采集离散序列样本x0(t)到达地球表面接收机的信号电平恒定不变，基本没有自相关特性，则可确定是没有带内干扰。在数秒内，在不同干扰场景下采集离散序列x(t)对应的acfk序列显示x(t)具有一定的自相关特性，则可确定是带内干扰导致。
A4、根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值。
对于时域信号x(t)的n阶自相关函数，记为R(n)，如公式(4)所示：
n＝0时，自相关函数R(0)等于信号能量强度，记为Ex，如公式(5)所示：
由此得到信号x(t)能量强度估计值Ex。
A5、根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
在任一时刻，载噪比值记为CN，如公式(6)所示：
即：
其中：
N0是白噪声系数；a是接收机单元影响因子，b是带宽系数。
对于特定的接收机单元，a是常数；则可定义一个常数j0，其值为：
则载噪比值CN为：
CN＝j0+20*log10Ex (9)
常数j0可以通过实验数据标定：在干净无干扰环境下，根据接收机单元输出载噪比值CN与信号能量强度估计值Ex的定量关系，可以确定常数j0，如公式(10)所示：
j0＝CN-20*log10Ex (10)
举例而言，测定给定接收机单元条件下的常数j0方法和过程。在无干扰(屏蔽房)测试和采样数据；设置GNSS信号源仪表电平为-130dBm时，采集数据并进行j0相关计算。如下表一所示：
表一GNSS信号源仪表输出-130dBm时的测定值
同理，又举例而言，设置GNSS信号源仪表电平为-125dBm时，采集数据并进行j0相关计算，如下表二所示：
表二GNSS信号源仪表输出-125dBm时的测定值
从表一和表二计算得到常数j0的值来看，对于设置GNSS信号源仪表不同的电平，经计算得到常数j0的值基本上不变，接近常数值，所以，检验了j0的值的一致性。上述所用GNSS带内干扰检测系统的常数j0测定值为-31.3。
由上述公式(9)，可以得到载噪比值CN为：
CN＝20*log10Ex-31.3 (11)
因此，在给定接收机单元条件下，常数j0一经测定，对采样信号x(n)序列(即离散序列样本)，进行0阶自相关acf分析，得到信号能量强度估计值Ex，以及对应信号的载噪比值CN。
当采集的离散序列x(t)出现自相关特性，经识别为带内干扰时，载噪比值CN可信度下降，需要进行修正。
根据前一时刻信号载波相位φ信息，预测当前时刻信号能量强度估计值Ex’。
将预测当前时刻信号能量强度估计值Ex’代入上式(11)，得到剔除干扰后的修正载噪比值CN’，如公式(12)所示：
CN′＝20*log10Ex′-31.3 (12)
当存在信号干扰时，原始测量中，实测载噪比值记为CN0，则干扰强度估计值NS如公式(13)所示：
NS＝CN′-CN0 (13)
在本实施例中，通过该分析识别单元调入GNSS数据流，对GNSS数据流进行自相关函数分析，识别是否存在带内干扰；根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰、修正载噪比以及估计干扰强度，为实时监控接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性，方便快速感知到干扰，以便调整应对策略。
在一个实施例中，如图2所示，该GNSS带内干扰检测系统还包括上位机15，该上位机15用于接收并存储GNSS数据流。
优选地，该分析识别单元16可以作为上位机15中的一个组成单元，也可以是作为一个单独单元而存在。
基于同一个构思，在一个实施例中，如图7所示，本发明还提供一种GNSS带内干扰检测方法，应用于上述任一实施例所述的GNSS带内干扰检测系统，该GNSS带内干扰检测方法包括：
S1、接收GNSS带内信号；
S4、解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
S5、分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
在本实施例中，通过提供一种GNSS带内干扰检测方法，包括接收GNSS带内信号；解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流；分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰，为实时监控GNSS接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性，方便快速感知到干扰，以便调整应对策略。从而可以解决目前带内干扰混合在GNSS有用信号之中不易检测和识别，造成影响着GNSS接收机解调信号和影响GNSS接收机的性能的问题。
在一个实施例中，如图8所示，在该解调接收到的该GNSS带内信号，形成GNSS数据流的步骤S4之前，该GNSS带内干扰检测方法还包括：
S2、抑制带外干扰信号，防止对GNSS接收机单元产生影响。
S3、放大该GNSS带内信号。
在本实施例中，通过抑制带外干扰信号，衰减或消除带外干扰信号，以抑制带外干扰信号，防止对GNSS接收机单元产生影响，提升该GNSS带内干扰检测系统的抗干扰能力。
在一个实施例中，在步骤S5中，该分析该GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰；具体分析过程包括：
调入所述GNSS数据流；
对所述GNSS数据流进行自相关函数分析；
根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰；
根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；
根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
在本实施例中，通过调入GNSS数据流，对GNSS数据流进行自相关函数分析，识别是否存在带内干扰；根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。从而通过基于GNSS接收机本身来检测GNSS带内干扰，可以有效检测并准确识别带内干扰、修正载噪比以及估计干扰强度，为实时监控接收机受干扰的情况及分析数据提供了实用性和便利性，方便快速感知到干扰，以便调整应对策略。
需要说明的是，上述方法实施例与系统实施例属于同一构思，其具体实现过程详见系统实施例，且系统实施例中的技术特征在所述方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种GNSS带内干扰检测系统，其特征在于，所述GNSS带内干扰检测系统包括依次电性连接的GNSS有源天线单元、GNSS接收机单元和分析识别单元；其中：
所述GNSS有源开线单元，用于接收GNSS带内信号；
所述GNSS接收机单元，用于解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
所述分析识别单元，用于分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
2.如权利要求1所述的GNSS带内干扰检测系统，其特征在于，所述GNSS带内干扰检测系统还包括带外抑制单元，所述带外抑制单元与所述GNSS有源天线单元电性连接，用于抑制带外干扰信号。
3.如权利要求2所述的GNSS带内干扰检测系统，其特征在于，所述GNSS带内干扰检测系统还包括低噪声放大器单元，所述低噪声放大器单元分别与所述带外抑制单元和所述GNSS接收机单元电性连接，用于放大所述GNSS带内信号。
4.如权利要求3所述的GNSS带内干扰检测系统，其特征在于，所述分析识别单元用于分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰；其具体分析过程包括：
调入所述GNSS数据流；
对所述GNSS数据流进行自相关函数分析；
根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰；
根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；
根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
5.一种GNSS带内干扰检测方法，其特征在于，所述GNSS带内干扰检测方法包括：
接收GNSS带内信号；
解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流；
分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰。
6.如权利要求5所述的GNSS带内干扰检测方法，其特征在于，在所述解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流的步骤之前，所述GNSS带内干扰检测方法还包括：抑制带外干扰信号。
7.如权利要求6所述的GNSS带内干扰检测方法，其特征在于，在所述解调接收到的所述GNSS带内信号，形成GNSS数据流的步骤之前，所述GNSS带内干扰检测方法还包括：放大所述GNSS带内信号。
8.如权利要求7所述的GNSS带内干扰检测方法，其特征在于，所述分析所述GNSS数据流，识别出GNSS带内干扰；具体分析过程包括：
调入所述GNSS数据流；
对所述GNSS数据流进行自相关函数分析；
根据所述自相关函数，识别是否存在带内干扰；
根据所述自相关函数，确定信号能量强度估计值；
根据信号能量强度估计值，确定修正载噪比值以及干扰强度估计值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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