一种GNSS抗干扰方法、系统、设备及存储介质与流程

一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质
技术领域
1.本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.全球卫星导航系统(global navigation satellite system,gnss)目前由美国的gps，俄罗斯的glonass，中国的beidou以及欧盟的galileo四大系统组成，可为地球表面和近地空间的用户提供全天时、大范围、长期连续实时高精度的定位、测速和授时服务。
3.但是gnss信号的发射功率只有几十瓦，信号到达地面接收机时非常微弱，极易受到外界各类干扰的影响，严重影响接收机的正常使用，卫星导航接收机具备抗干扰功能的需求越来越高，因此如何提高接收机的抗干扰能力，提高接收机的定位精准度，是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质，用以解决如何提高接收机的抗干扰能力，提高接收机的定位精准度的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种gnss抗干扰方法，包括：
6.获取各通路的自动增益控制值；
7.根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态自动增益控制值，根据所述常态自动增益控制值设置增益范围；
8.判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，若是，则继续获取各通路的自动增益控制值；
9.若否，则对超过所述增益范围的通路进行异常标记，剔除所述异常标记通路所对应的频点，或对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制。
10.进一步地，所述获取各通路的自动增益控制值，包括：
11.获取输入信号，所述输入信号经第一低噪声放大器和功率分配器后生成与所述通路数量相等的射频处理电路，每个通路均设置有对应的射频处理电路；
12.所述射频处理电路包括依次连接的带通滤波器、第二低噪声放大器、混频器、低通滤波器、第三低噪声放大器、数模转换器及自动增益控制器；其中，所述第三低噪声放大器、数模转换器和所述自动增益控制器构成回路；
13.获取各通路自动增益控制器的自动增益控制值。
14.进一步地，所述根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态自动增益控制值，包括：
15.根据获取的连续前30s所述自动增益控制值的平均值作为所述常态自动增益控制值。
16.进一步地，所述判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，
包括：
17.判断某一通路连续m秒的所述自动增益控制值是否小于所述常态自动增益控制值-5的值，和是否大于所述常态自动增益控制值+5的值。
18.进一步地，所述剔除所述异常标记通路所对应的频点，或对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制；包括：
19.当开启基带抗干扰模式时，对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制；
20.当未开启基带抗干扰模式时，剔除所述异常标记通路所对应的频点及该频点信号的数值。
21.进一步地，当开启基带抗干扰模式时，通过调整所述第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值，对异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制。
22.进一步地，所述方法还包括：
23.若某一时刻各通路的所述自动增益控制值同时增大或减小，通过调整所述第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值对各通路进行调节；
24.其中，所述各通路自动增益控制器的自动增益控制值的可调范围为0db-100db。
25.本发明还提供了一种gnss抗干扰系统，所述系统包括：
26.数据获取模块，所述数据获取模块用于获取各通路的自动增益控制值；
27.射频信号处理模块，所述射频信号处理模块用于根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态自动增益控制值，根据所述常态自动增益控制值设置增益范围；
28.基带信号处理模块，所述基带信号处理模块用于判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，若是，则继续获取各通路的自动增益控制值；
29.信号调整模块，若否，通过所述信号调整模块对超过所述增益范围的通路进行异常标记，剔除所述异常标记通路所对应的频点，或对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制。
30.本发明还提供了一种gnss抗干扰设备，包括处理器和存储器，其中：
31.所述存储器用于存储计算机程序；
32.所述处理器用于读取所述存储器中的计算机程序，并执行上述任一项gnss抗干扰方法的步骤。
33.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可读的计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一项gnss抗干扰方法的步骤。
34.与现有技术相比，本发明提供的一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质，具有以下有益效果：
35.本发明提供的一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质，接收多个频点信号，利用多个通路处理不同频点的卫星信号，通过设置常态自动增益控制值以及增益范围对各频点进行干扰检测，标记受干扰的频点，并设置有基带抗干扰模式，对该频点进行干扰抑制，也可以直接剔除该标记频点，在射频端实现前端增益调节的同时，就能完成干扰检测，不需要很大的计算量也能够得到更精确的定位结果，降低了接收机的工作功耗，提高了接收机的抗干扰能力和定位稳定性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得的其他的附图，都属于本技术保护的范围。
37.图1是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法的流程图；
38.图2是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中射频处理电路的结构示意图；
39.图3是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中关于基带抗干扰模式处理的流程图；
40.图4是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中一个具体实施例的增益变化图；
41.图5是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰系统的结构示意图；
42.图6是本发明实施例提供的一种gnss抗干扰设备的结构示意图；
43.图7是本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
47.在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况，另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个，其它量词与之类似应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
48.请参照图1-图4，用于解决如何提高接收机的抗干扰能力，提高接收机的定位精准度的问题。如图1所示，为本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法的流程图，该抗干扰方法包括以下步骤：
49.步骤s1：获取各通路的自动增益控制值；
50.作为一种可选的实施方式，上述获取各通路的自动增益控制值包括：
51.s11：获取输入信号，所述输入信号经第一低噪声放大器和功率分配器后进入若干通路，每个通路均设置有对应的射频处理电路；
52.所述射频处理电路包括依次连接的带通滤波器、第二低噪声放大器、混频器、低通滤波器、第三低噪声放大器、数模转换器及自动增益控制器；其中，所述第三低噪声放大器、数模转换器和所述自动增益控制器构成回路；
53.本发明提供的一种gnss抗干扰方法，应用于gnss信号接收机；gnss信号接收机是一种能够接收、跟踪、变换和测量卫星导航定位信号的无线电接收设备，接收机的种类繁多，但从仪器结构的角度分析，可概括为天线单元和接收单元两大部分；接收机的主要任务是当卫星在用户视界升起时，能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行。对所接收的信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出信号从卫星到接收天线的传播时间及其变率，解译出卫星所发送的导航电文，实时地计算出测点的三维位置、三维速度和时间。
54.由于gnss信号拥有多个频点，以gps为例，gps l1信号中心频率为1575.42mhz，l2为1227.6mhz，l5为1176.45mhz，因此本发明采用射频窄带处理方案，即每个频点单独使用一路射频处理电路，如北斗系统b1i的频点为1561.098mhz，与gps l1信号中心频率1575.42mhz较为相近，但是仍使用不同的射频通道，即每个频点单独使用一路射频处理电路；请参照图2，为本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中射频处理电路的结构示意图，天线接收信号后经第一低噪声放大器(lna,low noise amplifier)和功率分配器(splitter)后分成8个通路，每一路信号均对应一个频点，且每个通路均设置有对应的射频处理电路，射频处理电路具体包括依次连接的带通滤波器(bpf,band pass filter)、第二低噪声放大器、混频器(mix)、低通滤波器(lpf,low pass filter)、第三低噪声放大器、数模转换器(adc,analog to digital converter)及自动增益控制器(agc,automatic gain control)；其中，第三低噪声放大器、数模转换器和自动增益控制器构成回路，经数模转换器后进入后续的if(intermediate frequency,中频)信号处理，至于后续的中频信号处理本发明不做过多赘述；进一步地，对接收频点和数量以及通路的数量也不做进一步限制。
55.具体的，带通滤波器、第二低噪声放大器、混频器、低通滤波器、第三低噪声放大器和数模转换器依次连接，数模转换器的输出端与自动增益控制器的输出端连接，自动增益控制器的输出端连接至第三低噪声放大器的输入端，即第三低噪声放大器、数模转换器和自动增益控制器构成回路。
56.s12：获取各通路自动增益控制器的自动增益控制值。
57.在本发明实施例中，通过各通路的自动增益控制器来获取每个频点通道的自动增益控制值，信号经射频处理电路后变成数字中频信号进入后续的数据处理，如根据各频点通道的测量值进行pvt计算，gnss导航接收机解算的主要目的是为了求解出接收机的位置(position)、速度(velocity)和时间(time)，这个过程称作pvt解算,当然也可以用作其它应用，本发明对此不做进一步限制。
58.步骤s2：根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态自动增益控制值，根据所述常态自动增益控制值设置增益范围；
59.作为一种可选的实施方式，上述根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态
自动增益控制值，包括：根据获取的连续前30s所述自动增益控制值的平均值作为所述常态自动增益控制值。
60.在本发明提供的一个具体实施例中，周期性的获取各通路自动增益控制器的自动增益控制值，可通过连续30s的读取结果计算出平均值作为常态自动增益控制值，当然具体的时间选择本领域技术人员可以根据实际需求进行相应调整，以上都是可行的。
61.步骤s3：判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，若是，则继续获取各通路的自动增益控制值；
62.作为一种可选的实施方式，上述判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，包括判断某一通路连续m秒的所述自动增益控制值是否小于所述常态自动增益控制值-5的值，和是否大于所述常态自动增益控制值+5的值。
63.在本发明提供的一个具体实施例中，关于上述增益范围的设置，优选为常态自动增益控制值
±
5的范围，若某一通路的自动增益控制值发生变化，如大于常态自动增益控制值或小于常态自动增益控制值5以上，特别是变小且连续3s读取的自动增益控制值均小于常态自动增益控制值5以上时，则表明该通路所对应的频点可能收到了干扰，当然增益范围的数值区间也可以进行相应调整，对此不作任何限制。
64.步骤s4：若否，则对超过所述增益范围的通路进行异常标记，剔除所述异常标记通路所对应的频点，或对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制。
65.作为一种可选的实施方式，当开启基带抗干扰模式时，对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制；
66.当未开启基带抗干扰模式时，剔除所述异常标记通路所对应的频点及该异常频点的频点信息。
67.作为一种可选的实施方式，当开启基带抗干扰模式时，通过调整所述第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值，对异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制。
68.在本发明实施例中，上述基带抗干扰模式即ai(anti-interference,基带抗干扰)模式，如果在开启基带抗干扰模式时检测到了某异常标记频点，则通过基带抗干扰模式下的时频域抗干扰算法对该频点进行干扰抑制，也可以通过调整第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值对该频点进行干扰抑制，若未开启基带抗干扰模式时，则剔除该异常频点的频点信息；需要进行说明的是，现有技术中应用时频域抗干扰算法进行干扰抑制的技术已经相对成熟，故本发明对时频域抗干扰算法的具体内容不做过多赘述，本发明重点想强调的是提供了一种在开启基带抗干扰模式时，以时频域抗干扰算法为主，增益值调节为辅的干扰抑制调节方式，本领域技术人员应当知悉。
69.在一个具体的实施例中，gnss信号拥有多个频点，它们的信号带宽通常在20m以内，当某一个频点受到干扰时，由于干扰信号功率高于导航信号功率，因此干扰会使得噪底提高，导致接收机无法正常地捕获跟踪导航信息，但是此受到干扰的频点通常不会对其它频点造成影响，因此，本发明通过接收多个频点信息，利用多个通道处理不同频点的信息，对超过增益范围的通路所对应的频点信息进行异常标记，对异常标记的频点根据不同的情况进行干扰抑制，且在抑制干扰的过程中不会影响到其它频点的信息。
70.进一步地，请参照图3，为本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中关于基带抗
干扰模式处理的流程图；关于异常标记通路的处理，本发明实施例对应设置有基带抗干扰模式，当未开启基带抗干扰模式时，剔除异常标记通路所对应的频点及该异常频点的频点信息，此时以pvt计算为例，剔除该异常频点的观测量信息，使用其它频点的观测量进行pvt计算，这样设置不仅可以降低功耗，还不影响接收机给出pvt计算结果。
71.进一步地，如果在开启基带抗干扰模式后检测到了某异常标记频点，可以通过基带抗干扰模式下的时频域抗干扰算法对该频点进行干扰抑制，也可以通过调节增益值对该频点进行干扰抑制；具体的，由于第一低噪声放大器的增益值和各通路自动增益控制器的自动增益控制值的可以进行读取和调整的，因此在某一频点受到干扰时，可以根据需求调整第一低噪声放大器的增益值和各通路自动增益控制器的自动增益控制值，来对异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制，使其恢复正常的增益范围，需要进一步进行补充说明的是，本发明实施例在开启基带抗干扰模式时，提供的是一种时频域抗干扰算法为主，增益值调节为辅的干扰抑制调节方式。
72.进一步地，还包括若某一时刻各通路的所述自动增益控制值同时增大或减小，通过调整所述第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值对各通路进行调节；其中，所述各通路自动增益控制器的自动增益控制值的可调范围为0db-100db。
73.在本发明实施例中，还会出现某一时刻所有通路的自动增益控制值都有变化，同时变大或者缩小，则表明天线链路的增益有所变化，此时通过调整所述第一低噪声放大器的增益值和/或各通路的自动增益控制器的自动增益控制值，对所有通路的自动增益控制值进行调整；根据现有的agc硬件设计的可调节范围，第一低噪声放大器的增益值的可调范围为0db-20db，各通路自动增益控制器的自动增益控制值的可调范围为0db-100db。
74.进一步地，请参照图4，为本发明实施例提供的一种gnss抗干扰方法中一个具体实施例的增益变化图，测试时利用信号发生器对获取的信号进行干扰，在数据记录的80s左右时，在gps l1频点(1575.42mhz)上打入-80dbm的单音干扰，gps l1 l2 l5和北斗b1四个射频通道agc增益的变化情况如图4所示，其中，gps l1通道agc增益明显下降，其它通道的增益基本不变；也就是说受到干扰的频点通常不会对其它频点造成影响，因此可以直接剔除异常标记通路所对应的频点及该异常频点的频点信息，也不会影响后续接收机给出的pvt计算结果。
75.基于上述gnss抗干扰方法，如图5所示，为本发明实施例提供的一种gnss抗干扰系统的结构示意图，该系统包括数据获取模块501、射频信号处理模块502、基带信号处理模块503和信号调整模块504；
76.其中，上述数据获取模块501用于获取各通路的自动增益控制值；
77.上述射频信号处理模块502用于根据连续前n秒的所述自动增益控制值计算常态自动增益控制值，根据所述常态自动增益控制值设置增益范围；
78.上述基带信号处理模块503用于判断当前各通路的所述自动增益控制值是否在所述增益范围内，若是，则继续获取各通路的自动增益控制值；
79.若否，通过上述信号调整模块504对超过所述增益范围的通路进行异常标记，剔除所述异常标记通路所对应的频点，或对所述异常标记通路所对应的频点进行干扰抑制
80.关于上述gnss抗干扰系统中各端实现上述技术方案的其他细节，可参见上述发明
实施例中提供的gnss抗干扰方法中的描述，此处不再赘述。
81.基于上述gnss抗干扰方法，如图6所示，本发明实施例还提供了一种gnss抗干扰设备的结构示意图，该识别设备包括处理器601和与该处理器602耦合的存储器602。存储器602存储有计算机程序，计算机程序被处理器601执行时，使得处理器601执行上述实施例中的行为监测方法的步骤。
82.关于上述行为监测设备中处理器601实现上述技术方案的其他细节，可参见上述发明实施例中提供的gnss抗干扰方法中的描述，此处不再赘述。
83.其中，处理器601还可以称为cpu(centralprocessingunit，中央处理单元)，处理器601可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力；处理器601还可以是通用处理器、dsp(digital signal process，数字信号处理器)、asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)、fpga(fieldprogrammable gataarray，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，其中通用处理器可以是微处理器或者该处理器601也可以是任何常规的处理器等。
84.如图7所示，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质的结构示意图，该存储介质上存储有可读的计算机程序701；其中，该计算机程序701可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘、rom(read-only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
85.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
86.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
87.本发明提供的一种gnss抗干扰方法、系统、设备及存储介质，接收多个频点信号，利用多个通路处理不同频点的卫星信号，通过设置常态自动增益控制值以及增益范围对各频点进行干扰检测，标记受干扰的频点，并设置有基带抗干扰模式，对该频点进行干扰抑制，也可以直接剔除该标记频点，在射频端实现前端增益调节的同时，就能完成干扰检测，不需要很大的计算量也能够得到更精确的定位结果，降低了接收机的工作功耗，提高了接收机的抗干扰能力和定位稳定性。
88.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。