CN220773267U - 一种b1/b3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,属于卫星导航技术领域,解决B1和B3同时干扰时基准标定问题;设备中,天线组件的B1频点天线阵子、B2频点天线阵子分别与前端射频组件的B1频点前端射频电路和B2频点前端射频电路连接;B1频点前端射频电路和B2频点前端射频电路经合路器合路后与GNSS接收机连接;B1频点前端射频电路在接收B1频点信号的干信比大于门限值时,自动切断前端射频组件和合路器之间的信号通路;B2频点前端射频电路对B3频点信号带外抑制。本实用新型实现了B1/B3双频强干扰条件下的高精度基准标定。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星导航技术领域中高精度测量动态基准标定领域,具体涉及一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备。
背景技术
利用卫星导航技术的用户终端具备全天候、全天时的高精度导航定位功能,基于实时动态差分(RTK)技术可实现作用距离内厘米级高精度定位能力,是作为定位设备动态测试时(如跑车)进行性能评定的常用基准标定手段。由于GNSS具有天然的脆弱性,给干扰条件下的基准标定带来了困难。通常,对于具备B3频点抗干扰能力的被测设备,其在进行动态跑车或试飞测试抗干扰性能时基准标定的方法为,基准设备利用可正常接收的B1/L1/E1频点单频观测量实现RTK定位,得到高精度基准结果。这种方法无需对基准接收机进行改进,因为B1频点1575.42MHz较B3频点1268.52MHz间隔306.9MHz,干扰源在对B3进行干扰时,对B1频点信号的接收影响很小,基本可以忽略。如果要对B1频点的抗干扰能力进行测试,可使用B2或B3频点的观测量进行RTK定位完成基准标定。但是如果要对B1和B3频点同时进行抗干扰测试时,即在B1和B3频点均开设了压制干扰源,由于B3频点1268.52MHz与B2频点1176.45MHz仅相差92.07MHz,此时B2频点的信号将受到较大影响,无法进行RTK定位。因此常规条件下,无法利用B2a/L5/E5a频点在B1和B3同时干扰条件下进行基准标定。
实用新型内容
鉴于上述的分析,本实用新型旨在公开了一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备;解决在B1和B3同时干扰条件下的基准标定问题,实现高精度RTK定位得到基准坐标。
本实用新型公开了一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,包括天线组件和GNSS接收机;所述天线组件包括B1频点天线阵子、B2频点天线阵子和前端射频组件;
前端射频组件包括第一输入端、第二输入端、输出端、B1频点前端射频电路、B2频点前端射频电路和合路器;其中,
B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端与B1频点前端射频电路的输入端连接;
B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端与B2频点前端射频电路的输入端连接;
B1频点前端射频电路和B2频点前端射频电路的输出端分别与合路器的两个输入端连接;
合路器的输出端通过前端射频组件的输出端与GNSS接收机连接;
B1频点前端射频电路在接收B1频点信号的干信比大于门限值时,自动切断前端射频组件第一输入端和合路器之间的信号通路;B2频点前端射频电路对B3频点信号带外抑制。
进一步地,所述B1频点前端射频电路包括B1频点前置滤波器、B1频点限幅器、B1频点第一级低噪放、B1频点滤波器、检波器、受控射频开关、B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器;
所述B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端连接B1频点前置滤波器的输入端,在经顺序连接的B1频点前置滤波器和B1频点限幅器连接到B1频点第一级低噪放输入端;B1频点第一级低噪放的输出端在与受控射频开关的输入端连接的同时,与B1频点滤波器的输入端连接;B1频点滤波器的输出端连接检波器,检波器的输出端连接受控射频开关的控制端;受控射频开关的输出端经过顺序连接的B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器后;经B1频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
进一步地,所述检波器为门限检波器,当检波器检波得到干信比大于门限值时,输出高电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关断开;不大于门限值时,输出低电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关接通。
进一步地,所述检波器的输出端还与B1频点第二级低噪放连接;当检波器检波得到的干信比大于门限值时,输出高电平到B1频点第二级低噪放,使B1频点第二级低噪放的输出端接地,输出低电平;不大于门限值时,输出低电平到B1频点第二级低噪放,B1频点第二级低噪放正常输出。
进一步地,所述B2频点前端射频电路包括B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器;
所述B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端连接B2频点前置滤波器的输入端,再通过依次连接的B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器后,经B2频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
进一步地,B2频点前端射频电路中的滤波器器件均采用高带外抑制的滤波器,以抑制B3频点干扰信号。
进一步地,B2频点前端射频电路中的滤波器器件为介质滤波器。
进一步地,GNSS接收机中,与外部交联的接口包括422、429接口以及1路PPS接口。
进一步地,422、429接口分别与惯导、卫导设备通信连接。
进一步地,PPS接口为输入接口,用于接入秒脉冲信息。本实用新型至少可实现以下有益效果:
1、本实用新型实现了在B1/B3双频强干扰条件下的基准标定能力,利用基于B2频点的RTK方式在作用距离内基准标定精度在cm级。
2、本实用新型采用B1/B2双频天线策略,实现在B1频点强干扰条件下的自动断路功能,防止干扰信号进合路后对B2频点的接收产生阻塞。在B1频点无干扰时仍能正常接收B1信号,实现B1/B2双频RTK定位。
3、本实用新型在B2频点更换了具备更强带外抑制能力的介质滤波器,实现对B1频点的带外抑制能力大于80dB。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本实用新型的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型实施例中的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备组成连接示意框图;
图2为本实用新型实施例中的前端射频组件的组成连接示意框图;
图3为本实用新型实施例中的GNSS接收机组成连接示意框图。
附图标记:
1-天线组件,2-GNSS接收机;11-B1频点天线阵子,12-B2频点天线阵子,13-前端射频组件;131-B1频点前端射频电路,132-B2频点前端射频电路,133-合路器,134-前端射频组件的第一输入端,135-前端射频组件的第二输入端,136-前端射频组件的输出端;1310-B1频点前置滤波器,1311-B1频点限幅器,1312-B1频点第一级低噪放,1313-B1频点滤波器,1314-检波器,1315-受控射频开关,1316-B1频点第一带通滤波器,1317-B1频点第二级低噪放,1318-B1频点第二带通滤波器,1319-B1频点可调衰减器;1320-B2频点前置滤波器,1321-B2频点限幅器,1322-B2频点第一级低噪放,1323-B2频点第一带通滤波器,1324-B2频点第二级低噪放,1325-B2频点第二带通滤波器,1326-B2频点可调衰减器;21-接收机板卡,22-数据存储器,23-接口,24-电源。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,
本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示,本实用新型的一个实施例公开了一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备;所述卫星导航基准设备固定搭载于包括车辆或飞机在内的被测设备上。
卫星导航基准设备包括天线组件和GNSS接收机;所述天线组件包括B1频点天线阵子、B2频点天线阵子和前端射频组件;
前端射频组件包括第一输入端、第二输入端、输出端、B1频点前端射频电路、B2频点前端射频电路和合路器;其中,
B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端与B1频点前端射频电路的输入端连接;B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端与B2频点前端射频电路的输入端连接;
B1频点前端射频电路和B2频点前端射频电路的输出端分别与合路器的两个输入端连接;合路器的输出端通过前端射频组件的输出端与GNSS接收机连接;
B1频点前端射频电路中,接收的B1频点信号的干信比大于门限值时,自动切断前端射频组件第一输入端和合路器之间的信号通路;B2频点前端射频电路对B3频点信号带外抑制。
在本实施例中,在无干扰时,通过B1频点天线阵子和B2频点天线阵子接收B1、B2双频信号;具体接收信号支持BDS、GPS、Galileo卫星系统的B1C/L1/E1和B2a/L5/E5a信号。
在B1频点受到B1频点干扰信号干扰时,当进入B1频点前端射频电路信号的干信比大于门限值时,自动切断前端射频组件第一输入端和合路器之间的信号通路,避免合路后干扰对接收机板卡产生阻塞,影响其他频点信号的接收处理。
在B2频点受到B3频点干扰信号的干扰时,B2频点前端射频电路对B3频点干扰信号进行带外抑制,实现对B3频点进行干扰时不对B2a信号接收产生影响。
优选的,本实施例中B1频点前端射频电路中的B1频点干信比的门限值为50dB;B2频点前端射频电路中的B3频点干扰信号的带外抑制不低于80dB。
具体的,如图2所示,所述B1频点前端射频电路,包括B1频点前置滤波器、B1频点限幅器、B1频点第一级低噪放、B1频点滤波器、检波器、受控射频开关、B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器;
所述B2频点前端射频电路,包括B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器。
在具体的电路连接中,所述B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端连接B1频点前置滤波器的输入端,在经顺序连接的B1频点前置滤波器和B1频点限幅器连接到B1频点第一级低噪放输入端;B1频点第一级低噪放的输出端在与受控射频开关的输入端连接的同时,与B1频点滤波器的输入端连接;B1频点滤波器的输出端连接检波器,检波器的输出端连接受控射频开关的控制端;受控射频开关的输出端经过顺序连接的B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器后;经B1频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
更为具体的,所述检波器为门限检波器,设置的干信比门限值为50dB;当检波器检波得到干信比大于门限值时,输出高电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关断开;不大于门限值时,输出低电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关接通。
在更优选的方案中,所述检波器的输出端还与B1频点第二级低噪放连接;当检波器检波得到的干信比大于门限值时,输出高电平到B1频点第二级低噪放,使B1频点第二级低噪放的输出端接地,输出低电平;不大于门限值时,输出低电平到B1频点第二级低噪放,B1频点第二级低噪放正常输出。
通过输入电平的高、低来控制低噪放是否正常输出可以采用开关管或其他常规电路实现。
通过B1频点前端射频电路,实现在B1频点强干扰条件下的自动断路功能,并且,对第二级低噪放进行接地处理,使B1频点前端射频电路输出功率约为白噪声功率,防止干扰信号进合路后对B2频点的接收产生阻塞,保证了在B1频点强干扰条件下GNSS接收机的正常工作。
进一步地,所述B2频点前端射频电路中,B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端连接B2频点前置滤波器的输入端,再通过依次连接的B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器后,经B2频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
其中,B2频点前端射频电路中的滤波器器件均采用高带外抑制的滤波器,以抑制B3频点干扰信号。
优选的,B2频点前端射频电路中的滤波器器件为具备更强带外抑制能力的介质滤波器,能实现对B1频点的带外抑制能力大于80dB。
通过B2频点的优选滤波器,对B3频点的带外抑制度大于30dB,经带通滤波器实现对B3频点带外抑制度大于40dB,至射频口对B3频点的带外抑制能力不小于80dB。由B2a的码速和电文速率可知,B2a信号的扩频增益为43dB,则B2a正常进行定位对B3频段的抗干扰能力大于120dB。
如图3所示,GNSS接收机包括现有的接收机板卡、数据存储器和电源;
根据具体的工作需求,GNSS接收机还包括有IMU。
在卫星导航信号通过射频接口进入GNSS接收机后,经接收机板卡完成信号的下变频到中频,在接收机板卡中完成数字信号处理和信号环路跟踪,获取GNSS原始观测量,解析导航电文。
在GNSS接收机中还包括与外部交联的接口,所述与外部交联的接口包括422、429接口,以及1路PPS接口。其中,422、429接口,用于与惯导、卫导设备连接,进行数据交互。1路PPS为输入接口,用于接入秒脉冲信息;通过接入的秒脉冲信息与接收机板卡产生的1PPS秒脉冲信息进行比对实现授时。
数据存储器用于记录数据;可记录B1C/L1/E1,B2a/L5/E5a等信号原始观测量及定位测速授时结果,可记录多路惯导、卫星导航接收设备定位测速姿态等信息,可事后分析被测设备定位测速精度等指标。其中,基准设备可通过加装的惯性导航设备或通过接口获取外部惯导的姿态信息,完成杆臂补偿实现基准设备天线与被测设备天线坐标的校正。
在本实施例的一个具体的方案中,利用本实施例公开的卫星导航基准设备和压制式干扰设备进行了B1和B3同时受到强干扰条件下的基准标定能力测试。
在测试中,为防止压制式干扰设备在进行B3频点干扰时干扰信号的泄漏,在压制式干扰设备上加装了限幅器,以进一步确保B2a信号的正常接收。
B1/B3干扰条件下设备可用信号抗干扰能力分析
根据设计方案进行了试验验证。首先架设一个基准站,距离测试现场约8公里,在测试现场,被测设备搭载了本实施例公开的基准设备,利用干扰设备在B1和B3频点对被测设备进行高功率压制性干扰,此时被测设备和基准设备在B1和B3频点均无法接收北斗信号,但是基准设备在B2a/L5/E5a频点上可正常接收信号。基于所述基准设备和基准站的原始观测数据、广播星历进行B2a/L5/E5a单频RTK解算,得到定位误差结果,表明利用B2a/L5/E5a频点对被测设备进行RTK定位解算可实现厘米级以内的精度。该试验验证了所述卫星导航基准设备具备在B1和B3同时受到强干扰条件下的基准标定能力。
综上所述,本实用新型实施例中公开的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备实现了在B1/B3双频强干扰条件下的基准标定能力,利用基于B2频点的RTK方式在作用距离内基准标定精度在cm级。采用B1/B2双频天线策略,实现在B1频点强干扰条件下的自动断路功能,防止干扰信号进合路后对B2频点的接收产生阻塞。在B2频点更换了具备更强带外抑制能力的介质滤波器,实现对B3频点的带外抑制能力大于80dB。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,包括天线组件和GNSS接收机;其特征在于,所述天线组件包括B1频点天线阵子、B2频点天线阵子和前端射频组件;
前端射频组件包括第一输入端、第二输入端、输出端、B1频点前端射频电路、B2频点前端射频电路和合路器;其中,
B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端与B1频点前端射频电路的输入端连接;B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端与B2频点前端射频电路的输入端连接;
B1频点前端射频电路和B2频点前端射频电路的输出端分别与合路器的两个输入端连接;合路器的输出端通过前端射频组件的输出端与GNSS接收机连接;
B1频点前端射频电路在接收B1频点信号的干信比大于门限值时,自动切断前端射频组件第一输入端和合路器之间的信号通路;B2频点前端射频电路对B3频点信号带外抑制。
2.根据权利要求1所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,所述B1频点前端射频电路包括B1频点前置滤波器、B1频点限幅器、B1频点第一级低噪放、B1频点滤波器、检波器、受控射频开关、B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器;
所述B1频点天线阵子通过前端射频组件的第一输入端连接B1频点前置滤波器的输入端,在经顺序连接的B1频点前置滤波器和B1频点限幅器连接到B1频点第一级低噪放输入端;B1频点第一级低噪放的输出端在与受控射频开关的输入端连接的同时,与B1频点滤波器的输入端连接;B1频点滤波器的输出端连接检波器,检波器的输出端连接受控射频开关的控制端;受控射频开关的输出端经过顺序连接的B1频点第一带通滤波器、B1频点第二级低噪放、B1频点第二带通滤波器和B1频点可调衰减器后;经B1频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
3.根据权利要求2所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,所述检波器为门限检波器;当检波器检波得到的干信比大于门限值时,输出高电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关断开;不大于门限值时,输出低电平到受控射频开关的控制端,控制受控射频开关接通。
4.根据权利要求3所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,所述检波器的输出端还与B1频点第二级低噪放连接;当检波器检波得到的干信比大于门限值时,输出高电平到B1频点第二级低噪放,使B1频点第二级低噪放的输出端接地,输出低电平;不大于门限值时,输出低电平到B1频点第二级低噪放,B1频点第二级低噪放正常输出。
5.根据权利要求1所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,所述B2频点前端射频电路包括B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器;
所述B2频点天线阵子通过前端射频组件的第二输入端连接B2频点前置滤波器的输入端,再通过依次连接的B2频点前置滤波器、B2频点限幅器、B2频点第一级低噪放、B2频点第一带通滤波器、B2频点第二级低噪放、B2频点第二带通滤波器和B2频点可调衰减器后,经B2频点可调衰减器的输出连接合路器的输入端。
6.根据权利要求5所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,B2频点前端射频电路中的滤波器器件均采用高带外抑制的滤波器,以抑制B3频点干扰信号。
7.根据权利要求6所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,B2频点前端射频电路中的滤波器器件为介质滤波器。
8.根据权利要求1所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,GNSS接收机中与外部交联的接口包括422、429接口以及1路PPS接口。
9.根据权利要求8所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,422、429接口分别与惯导、卫导设备通信连接。
10.根据权利要求8所述的B1/B3双频强干扰条件下的卫星导航基准设备,其特征在于,PPS接口为输入接口,用于接入秒脉冲信息。
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GR01 | Patent grant | ||
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