CN205157788U - 单频gnss信号窄带干扰抑制装置及多频gnss信号窄带干扰抑制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其中，多频GNSS信号窄带干扰抑制系统包括至少一个转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个缓存控制模块、至少一个延迟器、复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块、解复用模块、至少一个叠加器以及分时复用控制模块。本实用新型能够对单频率以及多频率的GNSS信号进行窄带干扰抑制，不仅具有良好的抑制效果，还能够降低硬件资源成本以及装置的功耗，实用性较强。

Description

单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统

技术领域

本实用新型涉及卫星导航数字信号技术领域，具体涉及单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统。

背景技术

全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)信号在全球范围内提供全天候、实时、连续的高精度位置信息、速度和时间信息，在人们生活中发挥着日益重要的作用。

GNSS信号采用扩频通信技术，本身具有强抗干扰能力，其抗干扰能力由扩频处理增益及带宽决定。但在实际通信中，由于信号发射功率、设备实现成本及受增大带宽代价的限制，扩频通信的抗干扰能力是有限的。GNSS信号到达接收天线的信号十分微弱，通常淹没在噪声之中，容易受到外界干扰，特别是人为的干扰。当干扰信号功率超过扩频通信的抗干扰容限时，通信性能就得不到保证，必须使用抗干扰技术来保证通信质量。按照干扰带宽相对于GNSS信号带宽的大小，将其分为宽带干扰和窄带干扰两种。其中，对GNSS接收机影响最大、最常见的干扰类型是窄带干扰。扩频通信中的窄带干扰抑制(NarrowBandInterference，NBI)技术通常在解扩处理之前进行，削弱窄带干扰部分，提高接收信号的载噪比。

现有技术中的窄带干扰抑制装置主要分为时域的基于自适应滤波的窄带干扰抑制装置和频域的基于FFT(FastFourierTransform，快速傅立叶变换)/IFFT(InverseFastFourierTransform，快速傅立叶逆变换)的窄带干扰抑制装置。时域滤波具有硬件实现复杂度高、收敛时间缓慢、群时延变化等缺点；频域的基于FFT/IFFT的窄带干扰抑制装置是采用FFT计算接收到的信号的频谱特性，在频谱中查找干扰出现的频点，并对该频点的信号进行相应的滤波处理，从而降低干扰在接收信号中的影响。频域算法由于可以利用FFT/IFFT快速算法减少计算量，且能保证干扰抑制系统的线性相位，不存在收敛性问题，得到了广泛应用。

目前常见的针对单频率GNSS信号的频域滤波主要有以下两种方式：

第一种方式，简单的基于FFT/IFFT的干扰抑制技术，将GNSS信号通过加窗处理、FFT计算、NBI滤波处理以及IFFT计算后输出，该技术虽然可以去除窄带干扰，但加窗处理在降低FFT时的频谱泄漏，避免干扰扩散至其他频点的同时，存在引起输入信号畸变，导致输出信号的信噪比受到损失的缺点。

第二种方式，基于OFFT(OverlappedFastFourierTransform，叠加的快速傅立叶变换)的干扰抑制技术，在第一种方式的基础上，采用将GNSS信号分为两路，分别经1/2FFT数据长度延迟和不延迟，分别独立进行加窗、FFT、干扰频率剔除、IFFT后，然后按照一定的算法进行合路，该技术具有设计容易、可同时滤除多个窄带干扰等优点，但需要4个FFT(2个FFT模块和2个IFFT模块)引擎，硬件实现复杂度高，且频率分辨率较低，对信号衰减较大。

随着GNSS技术的快速发展和应用需求的不断提高，利用多系统信号进行联合定位的多模多频GNSS系统表现出了极大的优势。多模多频接收机可同时接收多个频率的卫星信号，利用多系统联合定位技术，使定位精度和可靠性得到更大的提高，迅速成为导航领域的研究和应用热点。但目前在多模多频接收机中使用OFFT技术进行NBI滤波时，若同时接收N个频率的卫星信号，需要复制N个单频率信号的OFFT处理模块，此时硬件资源成本将成倍增加，同时还增加了系统功耗。

另外，在FFT/IFFT硬件实现时，通常采用典型的DIF(DecimationinFrequency，频域抽取)进行FFT处理。即FFT计算数据按顺序输入，计算结果逆序输出，采用这种结构进行IFFT时，输入数据之前要对数据进行缓存以调整顺序的处理，这不仅占用大量存储空间，且加大了流水处理延时，既提高了系统对存储资源的需求，又降低了系统实时性。

为解决上述问题，提出一种逆序输入顺序输出的FFT结构设计方法，解决了IFFT带来的额外存储需求和流水迟滞问题，但是，GNSS输入中频信号按时域顺序输入，若按此方法，必须在加窗处理后FFT计算前对输入数据顺序按“倒位序”处理，以给FFT输入的数据按FFT蝶形顺序，同时保证了延迟M/2处理模块和加窗器按时域顺序处理，但是，“倒位序”处理需要增加存储器进行存储，耗费较大的硬件资源。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，能够克服上述现有技术的不足，实现对单频率GNSS信号以及多频率GNSS信号的窄带干扰抑制。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本实用新型的一个方面，提供了一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，所述装置包括延迟器、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器；

所述延迟器与所述加窗器电连接，所述加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器顺序电连接。

依据本实用新型的另一个方面，提供了一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，所述系统包括单频GNSS信号窄带干扰抑制装置以及至少一个转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个缓存控制模块、复用模块、解复用模块以及分时复用控制模块；

至少一个所述转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个延迟器以及复用模块顺序电连接，至少一个所述转换检测模块以及至少一个所述缓存模块均与至少一个缓存控制模块电连接，至少一个所述缓存模块与所述复用模块电连接，所述复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块、解复用模块以及至少一个叠加器顺序电连接，至少一个所述叠加器、至少一个缓存模块以及至少一个转换检测模块顺序电连接，至少一个所述缓存控制模块、复用模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块均与所述分时复用控制模块电连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，实现了对单频率GNSS信号以及多频率的GNSS信号的窄带干扰抑制。其中，所述FFT模块能够同时将两路GNSS信号从时域数据转换到频域数据，IFFT模块能够同时将两路GNSS信号从频域数据转换到时域数据，实现了FFT模块以及IFFT模块的共享复用，使FFT模块以及IFFT模块的硬件成本降低一半；所述加窗器能够同时对两路GNSS信号进行加窗，降低硬件成本；所述NBI滤波器同时对两路GNSS信号进行滤波，并且针对不同频率的GNSS信号还能保持滤波的独立性，有效抑制窄带干扰；在对N个频率的GNSS信号进行窄带干扰抑制时，所述加窗器、FFT模块、NBI滤波器以及IFFT模块的采用分时复用的机制，将硬件资源降低为原来的1/N；另外所述转换检测模块能够对GNSS信号进行干扰信号检测，实现对GNSS信号的自适应窄带干扰抑制，另外，在所有的GNSS信号都不需要进行窄带干扰抑制的情况下，关闭所述延迟器、叠加器、复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块，降低系统功耗。本实用新型能够对单频率以及多频率的GNSS信号进行窄带干扰抑制，不仅具有良好的抑制效果，还能够降低硬件资源成本以及系统的功耗，并具有较强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置示意图；

图2为本实用新型实施例二的一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一、一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置。下面结合图1对本实施例提供的装置进行详细说明。

参见图1，本实施例提供的装置包括延迟器、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器；所述延迟器与所述加窗器电连接，所述加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器顺序电连接。

具体的，所述延迟器接收一路GNSS信号，并将其延迟M/2个采样点输出给所述加窗器，所述加窗器接收一路GNSS信号以及所述延迟器发送的延迟M/2个采样点的GNSS信号，并对两路信号分别进行加窗，然后发送给所述FFT模块；所述FFT模块将经过加窗的两路GNSS信号从时域数据转换到频域数据，然后将结果发送给所述NBI滤波器；所述NBI滤波器对经过FFT模块的两路频域GNSS信号进行滤波，并将滤波的结果发送给所述IFFT模块；所述IFFT模块将经过滤波的两路频域GNSS信号从频域数据转换到时域数据，然后将结果发送给所述叠加器，所述叠加器对经过IFFT模块的两路时域GNSS信号进行叠加，得到一路时域GNSS信号，并将其输出以进行后续解扩。

实施例二、一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统。下面结合图1以及图2对本实施例提供的系统进行详细说明。

参见图1及图2，本实施例提供的系统包括单频GNSS信号窄带干扰抑制装置以及至少一个转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个缓存控制模块、复用模块、解复用模块以及分时复用控制模块；至少一个所述转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个延迟器以及复用模块顺序电连接，至少一个所述转换检测模块以及至少一个所述缓存模块均与至少一个缓存控制模块电连接，至少一个所述缓存模块与所述复用模块电连接，所述复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块、解复用模块以及至少一个叠加器顺序电连接，至少一个所述叠加器、至少一个缓存模块以及至少一个转换检测模块顺序电连接，至少一个所述缓存控制模块、复用模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块均与所述分时复用控制模块电连接。

具体的，在RF时钟域下，N个所述转换检测模块中的N个格式转换单元对接收的N个GNSS信号分别进行格式转换并发送给对应的N个信号检测单元，所述N个信号检测单元分别对N个GNSS信号进行干扰信号检测以确定是否需要进行窄带干扰抑制，然后根据确定结果生成通道干扰抑制使能控制信号，并分别通过N个所述缓存控制模块将其发送给所述分时复用控制模块，同时还将检测之后的GNSS信号输出给对应连接的所述缓存模块，其中，N的取值范围为2到5，另外，图2中示出的多频GNSS信号窄带干扰抑制系统为N取值为3时的系统。

所述缓存模块采用大小为2个FFT数据长度的双端口SRAM(StaticRandomAccessMemory，静态随机存储器)以进行乒乓操作，在RF时钟域下N个所述缓存模块在写入地址依次相差M/4的情况下分别写入N个GNSS信号，在依次写满之后，其对应的N个所述缓存控制模块依次发送缓存数据就绪指示信号给所述分时复用控制模块；所述分时复用控制模块根据所述缓存数据就绪指示信号以及之前接收的所述通道干扰抑制使能控制信号，生成通道缓存读使能信号并依次反馈给N个所述缓存控制模块。

N个所述缓存控制模块根据所述缓存读使能信号分别控制N个所述缓存模块读出N个GNSS信号，若不需要对GNSS信号进行窄带干扰抑制，将GNSS信号顺序读出返回给对应连接的所述转换检测模块输出以进行后续解扩，结束当前GNSS信号的抑制流程；若需要对GNSS信号进行窄带干扰抑制，将GNSS信号按照FFT蝶形顺序读出发送给对应连接的所述延迟器以及所述复用模块。所述缓存模块在读出当前GNSS信号的同时，在RF时钟域下继续写入下一个经检测之后的GNSS信号，实现乒乓操作。

N个所述延迟器在系统时钟域下，依次分别将接收的GNSS信号按照FFT蝶形顺序延迟M/2个采样点，并将延迟后的GNSS信号依次发送给所述复用模块，所述复用模块根据所述分时复用控制模块发送的多通道复用控制信号，将接收的延迟的N个频率的GNSS信号以及未延迟的N个频率的GNSS信号整合到一个通道中，并按照频率的不同分时段依次发送延迟以及未延迟的两路GNSS信号给所述加窗器，直到N个不同频率的包含两路信号的GNSS信号全部被发送至所述加窗处理模块。

所述加窗器分时段重复使用，对依次接收的两路GNSS信号按照FFT蝶形顺序进行加窗，并在加窗后发送给FFT模块，所述FFT模块依次将接收的两路GNSS信号从时域数据转换到频域数据，并将得到的结果发送给所述NBI滤波器，所述NBI滤波器根据所述分时复用控制模块发送的通道NBI滤波配置信号对滤波参数进行配置，进而依次对接收的两路GNSS信号进行滤波，并将滤波结果发送给所述IFFT模块，所述IFFT模块依次将接收的两路GNSS信号从时域数据转换到频域数据，并将得到的两路GNSS信号发送给所述解复用模块，同时向所述分时复用控制模块发送IFFT完成指示信号，所述分时复用控制模块根据接收的所述完成指示信号向所述解复用控制模块发送多通道解复用控制信号。

所述解复用模块根据所述多通道解复用控制信号，使分时段接收的N个两路GNSS信号按照频率的不同处在N个通道中，并分别发送给对应连接的N个所述叠加器,N个所述叠加器分别将接收的两路时域GNSS信号进行叠加，并将得到的一路时域GNSS信号分别返回给对应连接的N个所述缓存模块以及转换检测模块输出，以进行后续解扩。

另外，在所有的GNSS信号都不需要进行窄带干扰抑制的情况下，关闭所述延迟器、叠加器、复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块，降低系统功耗。

本实用新型提供的单频GNSS信号窄带干扰抑制装置及多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，实现了对单频率GNSS信号以及多频率的GNSS信号的窄带干扰抑制。其中，所述FFT模块能够同时将两路GNSS信号从时域数据转换到频域数据，IFFT模块能够同时将两路GNSS信号从频域数据转换到时域数据，实现了FFT模块以及IFFT模块的共享复用，使FFT模块以及IFFT模块的硬件成本降低一半；所述加窗器能够同时对两路GNSS信号进行加窗，降低硬件成本；所述NBI滤波器同时对两路GNSS信号进行滤波，并且针对不同频率的GNSS信号还能保持滤波的独立性，有效抑制窄带干扰；在对N个频率的GNSS信号进行窄带干扰抑制时，所述加窗器、FFT模块、NBI滤波器以及IFFT模块的采用分时复用的机制，将硬件资源降低为原来的1/N；另外所述转换检测模块能够对GNSS信号进行干扰信号检测，实现对GNSS信号的自适应窄带干扰抑制，另外，在所有的GNSS信号都不需要进行窄带干扰抑制的情况下，关闭所述延迟器、叠加器、复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块，降低系统功耗。本实用新型能够对单频率以及多频率的GNSS信号进行窄带干扰抑制，不仅具有良好的抑制效果，还能够降低硬件资源成本以及系统的功耗，并具有较强的实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述装置包括延迟器、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器；

所述延迟器与所述加窗器电连接，所述加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块以及叠加器顺序电连接。

2.一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1所述的单频GNSS信号窄带干扰抑制装置以及至少一个转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个缓存控制模块、复用模块、解复用模块以及分时复用控制模块；

至少一个所述转换检测模块、至少一个缓存模块、至少一个延迟器以及复用模块顺序电连接，至少一个所述转换检测模块以及至少一个所述缓存模块均与至少一个缓存控制模块电连接，至少一个所述缓存模块与所述复用模块电连接，所述复用模块、加窗器、FFT模块、NBI滤波器、IFFT模块、解复用模块以及至少一个叠加器顺序电连接，至少一个所述叠加器、至少一个缓存模块以及至少一个转换检测模块顺序电连接，至少一个所述缓存控制模块、复用模块、NBI滤波器、IFFT模块以及解复用模块均与所述分时复用控制模块电连接。

3.如权利要求2所述的一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其特征在于，所述缓存模块采用大小为2个FFT数据长度的双端口SRAM以进行乒乓操作。

4.如权利要求2所述的一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其特征在于，所述转换检测模块具体包括格式转换单元以及干扰信号检测单元。