三分集抗干扰卫星导航接收机的制作方法

本发明涉及卫星导航接收，具体地指一种三分集抗干扰卫星导航接收机，用于高抗干扰能力、高精度、适应载体姿态急剧变化需求的军用卫星导航领域。

背景技术：

卫星导航接收机在民用和军事领域都有广泛的应用，民用领域应用基本都集中于低速、低机动领域。军用领域中运载火箭、弹道导弹要求卫星导航接收机具有高抗干扰能力、高精度、能适应载体姿态急剧变化，民用卫星导航接收机和普通高精度军用卫星导航接收机不能满足要求。

技术实现要素：

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种三分集抗干扰卫星导航接收机，该三分集中抗干扰卫星导航接收机具有抗干扰能力、高精度、高动态、多信号融合等特点，适用于高抗干扰能力、高精度、适应载体姿态急剧变化需求的军用卫星导航。

实现本发明目的采用的技术方案是一种三分集抗干扰卫星导航接收机，其包括：

抗干扰天线组；

三分集卫星导航接收机，用于接收抗干扰天线组的三路卫星导航信号；

卫星信号捕获/跟踪单元，用于对所述三路卫星导航信号进行卫星导航信号进行捕获，获取每路导航信号所有卫星的原始观测信息；

定位信息融合单元，用于融合三路信号的所有卫星原始观测信息，根据卫星原始观测信息定位解算出定位信息。

本发明三分集中抗干扰卫星导航接收机同时接收抗干扰卫星天线输出的信号，每个天线都可独立进行抗干扰计算，抑制干扰信号。天线可布设在载体的不同结构面，载体姿态急剧变化时，总能保证一个结构面朝上，即保证一个抗干扰卫星天线朝上接收到卫星导航信号。三分集导航接收机对三路卫星导航信号进行数字合成，只要任意一路信号含有导航信息，即可输出高精度定位结果。满足复杂电磁环境条件下弹道导弹特别是全程机动弹道导弹的使用要求。

附图说明

图1实施例1所用抗干扰天线组的结构框图。

图2实施例1所用抗干扰天线组中七个天线阵元的布局图。

图3实施例1所用抗干扰天线组中抗干扰计算单元采用抗干扰算法原理图。

图4为实施例1所用三分集卫星导航接收机的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例三分集抗干扰卫星导航接收机包括：三个抗干扰天线组、三分集卫星导航接收机。三个抗干扰天线组将接收到的卫星信号转换成数字信号，经抗干扰计算消除干扰信号后还原成射频信号输出。三分集卫星导航接收机接收三路抗干扰卫星天线输出的卫星信号分别进行信号捕获、跟踪，获取三路信号的所有卫星原始观测量信息，融合三路卫星信息进行定位。在载体高速机动时，布设在载体不同位置的三个天线只要有一个能接收到卫星信号即可提供定位数据。具体结构及工作过程说明如下：

抗干扰天线组的结构如图1所示，包括：天线1～天线7、下变频电路1～下变频电路7、a/d1～a/d7、抗干扰计算单元、d/a、上变频电路。其中，天线1～天线7接收导航卫星信号，下变频1～下变频7分别将天线1～天线7接收到的导航卫星信号放大、下变频至中频。a/d1～a/d7将7路中频信号分别转换成数字信号，抗干扰单元对数字信号进行抗干扰计算后形成一路数字信号经d/a转换成模拟信号，上变频单元将模拟信号上变频至与导航卫星信号一致的频率。

天线1～天线7的7个天线阵元的布局图如2所示，6个阵元组成正六边形形状，放置于一个正方形金属结构件中，其中六个天线构成一个正六边形形状，第七个天线位于所述正六边形形状的中心，采用这种布局能够抵抗最多6个方向来的干扰，使得空域各个方向干扰的抗干扰能力相当。相邻两个天线阵元间的间距为λ/2(λ为导航卫星信号波长)。此外，本发明7个天线阵元旁边还可以设置其他天线阵元，用于接收其他用途的信号的信号频率，例如，本实施例中，可以按需要放置其他三个天线阵元，要求其他三个天线阵元工作频率与本发明的7个阵元工作频率差异性大于200mhz。

下变频电路、模/数转换器、抗干扰计算单元、数/模转换器和上变频电路设于正方形金属结构件的背面，分别通过射频接插件对插的方式可靠连接，实现结构一体化。

本发明所用抗干扰计算单元算法采用功率倒置算法，功率倒置算法是基于线性约束最小方差(lcmv)准则建立的，将自适应阵列的输出功率最小作为最佳化准则，功率倒置算法求得的最优权向量在有干扰的方向上形成零陷，提高系统的输出干信比。功率倒置算法模型如图3所示，图3中w即为计算的得到的各阵元加权向量，本实施例所用功率倒置算法的步骤为：通过多次迭代运算，计算一组最优的加权向量w0，使输出总功率e最小。到达地面的导航卫星信号功率都小于环境噪声，干扰信号功率远大于环境噪声才可能影响三分集卫星导航接收机定位，功率倒置算法使输出功率最小，必然会对干扰源方向的信号抑制最大，即在干扰的方向上形成零陷。

所用抗干扰天线主要技术指标为：

天线阵元：微带圆极化天线；

阵元数量：7个；

天线尺寸：280mm×280mm；

实现方式：双馈点形式；

抗干扰数量：6个；

噪声系数：不大于2.5db；

抗干扰能力：单宽带干扰干信比不小于90db，三宽带干扰干信比不小于80db，六宽带干扰干信比不小于75db。

三分集卫星导航接收机最多可接收三路卫星导航信号，结构如图4所示，包括三个a/d转换器、三个卫星信号捕获/跟踪单元、定位信息融合单元和接口单元。三分集卫星导航接收机分别通过射频通道获得三个抗干扰天线组的三路卫星导航信号，每路卫星导航信号经a/d转换器转换成数字信号后，再经过卫星信号捕获/跟踪单元，由卫星信号捕获/跟踪单元的捕获器进行卫星导航信号进行捕获，捕获完成后得到载波频率和码相位捕获结果，引导信号进入载波环和码环，通过载波环和码环完成载波和码的剥离工作，获取每路导航信号所有卫星的原始观测信息。定位信息融合单元融合三路信号的所有卫星原始观测信息，融合策略为选取工作时间段卫星导航信号质量最好的一路信号为主信号，其他两路为从信号。从信号解算出的卫星信号原始观测信息放入双口存储器缓存，主信号解算出的卫星原始观测信息直接进入定位解算环节，若主信号包含的卫星原始观测信息不满足定位解算要求，则实时筛选、补充双口存储器缓存的从信号卫星原始观测信息进入定位解算环节，若满足则不补充。信息融合单元解算出定位信息后，由接口单元按规定的数据格式输出定位信息。

本实施例所用三分集卫星导航接收机主要技术指标为：

定位精度：10m(1δ,pdop≤4)；

测速精度：0.1m/s(1δ,pdop≤4)；

高动态性能：速度：8000m/s,加速度：40g，加加速度：5g/s；

失锁重定位时间：2s(失锁时间不大于5s)。

通道数：不小于36个。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种三分集抗干扰卫星导航接收机，其包括：抗干扰天线组；三分集卫星导航接收机，用于接收抗干扰天线组的三路卫星导航信号；卫星信号捕获/跟踪单元，用于对所述三路卫星导航信号进行卫星导航信号进行捕获，获取每路导航信号所有卫星的原始观测信息；定位信息融合单元，用于融合三路信号的所有卫星原始观测信息，根据卫星原始观测信息定位解算出定位信息。本发明三分集中抗干扰卫星导航接收机同时接收三个抗干扰卫星天线输出的信号，并对这三个信号进行信息融合，满足复杂电磁环境条件下弹道导弹特别是全程机动弹道导弹的使用要求。

技术研发人员：陈三楚;王小林;王宇飞;陈昊;傅韬
受保护的技术使用者：湖北航天技术研究院总体设计所
技术研发日：2017.05.05
技术公布日：2017.07.25