一种单频及多频GNSS信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单频及多频GNSS信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法，其中，多频GNSS信号窄带干扰抑制系统包括至少一个预处理模块、至少一个缓存处理模块、至少一个缓存控制模块、至少一个延迟模块、复用模块、加窗处理模块、FFT计算模块、NBI滤波处理模块、IFFT计算模块、解复用模块、至少一个叠加处理模块以及分时复用控制模块。本发明专利技术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，实用性较强。

【技术实现步骤摘要】
一种单频及多频GNSS信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法
本专利技术涉及卫星导航数字信号处理
，具体涉及一种单频及多频GNSS信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法。
技术介绍
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，该方法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块长度延迟和不延迟，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，该方法具有设计容易、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蝶形运算顺序，同时保证了延迟M/2处理模块和加窗处理模块按时域顺序处理，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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种单频及多频GNSS信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法，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。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：依据本专利技术的一个方面，提供了一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，所述装置包括延迟模块、加窗处理模块、FFT计算模块、NBI滤波处理模块、IFFT计算模块以及叠加处理模块；所述延迟模块，用于接收一路GNSS信号,并将其延迟M/2个采样点输出给所述加窗处理模块，其中M为FFT块长度，具体为2的指数幂；所述加窗处理模块，用于接收一路GNSS信号，以及所述延迟模块发送的延迟M/2个采样点的GNSS信号，并对两路时域GNSS信号分别进行加窗处理；所述FFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过加窗处理的两路GNSS信号中的一路实部输入进行FFT计算，另一路虚部输入进行FFT计算，并将计算得到的复数FFT信号进行分离计算得到两路实数FFT信号；所述NBI滤波处理模块，用于对经过FFT计算的两路频域GNSS信号进行滤波处理；所述IFFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过滤波处理的两路频域GNSS信号中的一路实部输入进行IFFT计算，另一路虚部输入进行IFFT计算，并将计算得到的复数IFFT信号进行分离计算得到两路实数IFFT信号，并将其输出；所述叠加处理模块，用于对接收的两路时域GNSS信号进行叠加处理，得到一路时域GNSS信号，并将其输出。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种单频GNSS信号窄带干扰抑制方法，所述方法包括：S301、将单频率的时域GNSS信号分为两路，其中一路信号延迟M/2个采样点，另一路信号不延迟，并将延迟后的以及未延迟的两路GNSS信号分别进行加窗处理；S302、将经过加窗处理的两路GNSS信号中的一路实部输入进行FFT计算，另一路虚部输入进行FFT计算，并将计算得到的复数FFT信号进行分离计算得到两路实数FFT信号；S303、将经过FFT计算的两路频域GNSS信号进行滤波处理，并将经滤波处理的两路频域GNSS信号中的一路实部输入进行IFFT计算，另一路虚部输入进行IFFT计算，并将计算得到的复数IFFT信号进行分离计算得到两路实数IFFT信号；S304、将经过IFFT计算的两路时域GNSS信号进行叠加处理，得到一路时域GNSS信号，以进行后续的解扩处理。依据本专利技术的再一个方面，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预处理模块、至少一个缓存处理模块、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；所述预处理模块，包括格式转换单元以及信号检测单元，用于在RF时钟域下对接收到的GNSS信号进行格式转换，并对格式转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述装置包括延迟模块、加窗处理模块、FFT计算模块、NBI滤波处理模块、IFFT计算模块以及叠加处理模块；所述延迟模块，用于接收一路GNSS信号，并将其延迟M/2个采样点输出给所述加窗处理模块，其中M为FFT块长度，具体为2的指数幂；所述加窗处理模块，用于接收一路GNSS信号，以及所述延迟模块发送的延迟M/2个采样点的GNSS信号，并对两路时域GNSS信号分别进行加窗处理；所述FFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过加窗处理的两路GNSS信号中的一路实部输入进行FFT计算，另一路虚部输入进行FFT计算，并将计算得到的复数FFT信号进行分离计算得到两路实数FFT信号；所述NBI滤波处理模块，用于对经过FFT计算的两路频域GNSS信号进行滤波处理；所述IFFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过滤波处理的两路频域GNSS信号中的一路实部输入进行IFFT计算，另一路虚部输入进行IFFT计算，并将计算得到的复数IFFT信号进行分离计算得到两路实数IFFT信号，并将其输出；所述叠加处理模块，用于对接收的两路时域GNSS信号进行叠加处理，得到一路时域GNSS信号，并将其输出。...

【技术特征摘要】
1.一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述装置包括延迟模块、加窗处理模块、FFT计算模块、NBI滤波处理模块、IFFT计算模块以及叠加处理模块；所述延迟模块，用于接收一路GNSS信号，并将其延迟M/2个采样点输出给所述加窗处理模块，其中M为FFT块长度，具体为2的指数幂；所述加窗处理模块，用于接收一路GNSS信号，以及所述延迟模块发送的延迟M/2个采样点的GNSS信号，并对两路时域GNSS信号分别进行加窗处理；所述FFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过加窗处理的两路GNSS信号中的一路实部输入进行FFT计算，另一路虚部输入进行FFT计算，并将计算得到的复数FFT信号进行分离计算得到两路实数FFT信号；所述NBI滤波处理模块，用于对经过FFT计算的两路频域GNSS信号进行滤波处理；所述IFFT计算模块，包括实部输入与虚部输入，用于对经过滤波处理的两路频域GNSS信号中的一路实部输入进行IFFT计算，另一路虚部输入进行IFFT计算，并将计算得到的复数IFFT信号进行分离计算得到两路实数IFFT信号，并将其输出；所述叠加处理模块，用于对接收的两路时域GNSS信号进行叠加处理，得到一路时域GNSS信号，并将其输出。2.如权利要求1所述的一种单频GNSS信号窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述加窗处理模块具体用于：接收一路GNSS信号，以及所述延迟模块发送的延迟M/2个采样点的GNSS信号，并将两路时域GNSS信号分别乘以在加窗函数的系数ROM表中查找得到的同一加窗系数，进行加窗处理；所述加窗函数具体包括矩形窗、三角窗、汉宁窗、海明窗以及布莱克曼窗，所述加窗函数均为对称函数，若FFT的块长度为M，对应于加窗函数的M个系数分别为F1,F2,…,FM，则有Fi＝FM+1-i(i＝1,2,…,M/2-1)，加窗函数系数ROM表中只需存储M/2个加窗系数。3.一种多频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或2所述的单频GNSS信号窄带干扰抑制装置以及至少一个预处理模块、至少一个缓存处理模块、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；所述预处理模块，包括格式转换单元以及信号检测单元，用于在RF时钟域下对接收到的GNSS信号进行格式转换，并对格式转换后的GNSS信号进行干扰信号检测，以确定所述GNSS信号是否需要进行窄带干扰抑制处理，且根据确定结果生成通道干扰抑制使能控制信号并发送给所述缓存控制模块以及将检测之后的GNSS信号输出给所述缓存处理模块；还用于将所述缓存处理模块返回的GNSS信号输出，以进行后续解扩处理；所述缓存处理模块，用于在RF时钟域下写入干扰信号检测之后的GNSS信号，然后在所述缓存控制模块的控制下读出所述GNSS信号，并根据GNSS信号是否需要进行窄带干扰抑制处理的确定结果，将读出的GNSS信号返回给对应连接的所述预处理模块输出或者发送给对应连接的所述延迟模块以及所述复用模块；所述缓存控制模块，用于在系统时钟域下向所述分时复用控制模块发送所述通道干扰抑制使能控制信号以及缓存数据就绪指示信号，并接收所述分时复用控制模块反馈的通道缓存读使能信号，进而控制所述缓存处理模块工作；所述复用模块，用于根据所述分时复用控制模块发送的多通道复用控制信号，将依次接收的多个所述缓存处理模块发送的未延迟的多个频率的GNSS信号，以及多个所述延迟模块发送的延迟的多个频率的GNSS信号整合到一个通道中，并按照频率的不同，分时段依次发送频率相同的延迟以及未延迟的两路GNSS信号给所述加窗处理模块；所述解复用模块，用于根据所述分时复用控制模块发送的多通道解复用控制信号，对分时段接收的处于一个通道中的多个包含两路信号的不同频率的GNSS信号进行解复用，使多个两路GNSS信号按照频率的不同处在多个通道中，并分别发送给多个所述叠加处理模块。4.如权利要求3所述的一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其特征在于，所述缓存处理模块具体用于：在RF时钟域下写入干扰信号检测之后的GNSS信号，并根据所述缓存控制模块的控制信号读出当前GNSS信号：在不需要对GNSS信号进行窄带干扰抑制时，在RF时钟域下顺序读出GNSS信号并返回给对应连接的所述预处理模块输出；在需要对GNSS信号进行窄带干扰抑制时，在系统时钟域下按照FFT蝶形运算顺序读出GNSS信号并发送给对应连接的所述延迟模块以及所述复用模块；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干扰信号检测之后的GNSS信号，实现乒乓操作。5.如权利要求3所述的一种多频GNSS信号窄带干扰抑制系统，其特征在于，所述分时复用控制模块，用于在所有的GNSS信号都不需要进行窄带干扰抑制时，控制所有的延迟模块、所有的叠加处理模块、复用模块、加窗处理模块、FFT计算模块、NBI滤波处理模块、IFFT计算模块以及解复用模块全部关闭；以及用于在实际接入的GNSS信号的频率个数为K时，调整系统时钟频率为RF时钟频率的K+1倍，其中K为正整数。6.一种单频GNSS信号窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述方法包括：S301、将单频率的时域GNSS信号分为两路，其中一路信号延迟M/2个采样点，另一路信号不延迟，并将延迟后的以及未延迟的两路GNSS信号分别进行加窗处理；S302、将经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永田，马百良，王志国，李廷，王庆海，莫钧，屠恩源，
申请(专利权)人：武汉梦芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42