一种七阵元抗干扰卫星定位系统技术方案

本发明专利技术涉及一种七阵元抗干扰卫星定位系统，包括天线阵列和卫星信号接收机。天线阵列包括本振模块、七个第一天线阵元和七个第一射频模块。卫星信号接收机包括信号抗干扰处理模块和定位解算模块。本振模块向各第一射频模块输出本振频率信号。各第一射频模块与各第一天线阵元一一对应，每一第一射频模块通过各自对应的第一天线阵元接收北斗卫星信号，并将接收到的北斗卫星信号发送到信号抗干扰处理模块。信号抗干扰处理模块将各路北斗卫星信号进行抗干扰处理后转换为数字基带信号，并将数字基带信号发送到定位解算模块。定位解算模块对数字基带信号进行计算后生成定位信息并输出定位信息。本发明专利技术可提高抗干扰能力，提高定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种七阵元抗干扰卫星定位系统
本专利技术涉及卫星定位
，尤其涉及一种七阵元抗干扰卫星定位系统。
技术介绍
常见的基于天线阵列的抗干扰技术包括基于空域滤波的自适应调零技术、空时联合自适应滤波技术和数字多波束技术等。自适应调零技术一般采用功率倒置算法，通过在干扰方向形成空间零陷，抑制干扰对卫星接收机的影响。该技术算法简单、技术成熟，最先在工程中得到应用。该技术的缺点是空间零陷在抑制干扰的同时，影响零陷方向卫星信号的正常接收，且抗干扰个数受阵元个数限制(最大抗干扰个数为阵元个数-1)。空时联合自适应滤波是国内的一个研究热点。数字多波束技术是相空阵列雷达领域的一个重要分支，技术相对成熟，需要结合卫星接收机的应用情况进行适应性改进。该技术近两年得到快速发展，技术核心已经突破，性能优势正逐步得到体现。由于卫星信号往往深埋于噪声信号与干扰信号中，不易得到阵元接收信号的最佳加权。采用波束空间处理方式可从多波束中选择信号最强的几个，以符合质量要求。在满足阵列接收效果的前提下，可减少运算量和降低系统复杂度。数字波束技术抗干能力与第一天线阵元数有关，第一天线阵元数越多，抗干扰能力越强，但实际工程实现受天线结构尺寸要求限制，第一天线阵元数有限。数字波束技术抗干扰能力还受信号幅相一致性、信号采样精度、信道处理误差等诸多方面的影响，工程设计时需要对上述因素严格控制。数字波束技术算法复杂，运算量大，工程实现时需要优化算法并采取特殊的措施。对于每一个波束通道，现在应用较为广泛的是空域滤波技术。但是该技术存在一系列不足，如对信号源附近干扰抑制能力弱、抗相干干扰和多径干扰能力弱等。专利
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种七阵元抗干扰卫星定位系统，以解决现有卫星定位技术抗干扰能力弱的问题。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种七阵元抗干扰卫星定位系统，包括天线阵列和卫星信号接收机；所述天线阵列包括本振模块、七个第一天线阵元和七个第一射频模块；所述卫星信号接收机包括信号抗干扰处理模块和定位解算模块；所述本振模块向各第一射频模块输出本振频率信号；各第一射频模块与各第一天线阵元一一对应，每一第一射频模块通过各自对应的第一天线阵元接收北斗卫星信号，并将各自接收到的北斗卫星信号发送到所述信号抗干扰处理模块；所述述信号抗干扰处理模块包括：模数转换单元，其将从各第一射频模块接收到的北斗卫星信号转换为数字信号；卫星导向矢量计算模块，其根据转换为数字信号后的各路北斗卫星信号计算卫星信号波达方向的导向矢量；自适应滤波模块，其根据卫星信号波达方向的导向矢量实时对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行加权以控制所述天线阵列的方向函数，使所述天线阵列的方向图在卫星信号波达方向上形成主波束，在干扰信号波达方向上形成零陷；信号合成模块，其将加权后的各路北斗卫星信号合成为数字基带信号，并将所述数字基带信号发送到所述定位解算模块；所述定位解算模块对接收到的数字基带信号进行计算后生成定位信息，并输出所述定位信息。进一步地，所述自适应滤波模块根据线性约束最小方差准则对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行加权。进一步地，所述卫星导向矢量计算模块通过惯性辅助深组合来获取卫星信号的波达方向。进一步地，所述自适应滤波模块还通过联合空时滤波器对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行空域和时域滤波。进一步地，各第一射频模块间的间距大于预设值，且每一第一射频模块单独封装在独立腔室内。进一步地，所述第一射频模块包括第一带通滤波器、第一放大器、第二带通滤波器、第二放大器、混频器、第三带通滤波器和第三放大器；所述第一带通滤波器从其所属的第一射频模块所对应的第一天线阵元接收所述北斗卫星信号，并将所述北斗卫星信号进行第一次带通滤波后发送到所述第一放大器；所述第一放大器将第一次带通滤波后的北斗卫星信号进行第一次放大后发送到所述第二带通滤波器；所述第二带通滤波器将第一次放大后的北斗卫星信号进行第二次带通滤波后发送到所述第二放大器；所述第二放大器将第二次带通滤波后的北斗卫星信号进行第二次放大后发送到所述混频器；所述混频器将第二次放大后的北斗卫星信号变频为中频信号后发送到所述第三带通滤波器；所述第三带通滤波器将变频为中频信号后的北斗卫星信号进行第三次带通滤波后发送到所述第三放大器；所述第三放大器将第三次带通滤波后的北斗卫星信号进行第三次放大后发送到所述信号抗干扰处理模块。进一步地，所述模数转换单元包括四个第一模数转换器，所述信号抗干扰处理模块还包括第一FPGA芯片和七个自动增益控制器，所述七个自动增益控制器与所述七个第一射频模块一一对应，每个第一模数转换器具有两个通道，从而形成八个通道；每一自动增益控制器通过各自对应的第一射频模块的第三放大器接收第三次放大后的北斗卫星信号，并对各自接收到的第三次放大后的北斗卫星信号进行自动增益控制，然后将自动增益控制后的北斗卫星信号单独通过其中一个第一模数转换器的其中一个通道转换为数字信号后发送到所述第一FPGA芯片；所述卫星导向矢量计算模块、自适应滤波模块和信号合成模块集成在所述第一FPGA芯片上。进一步地，所述定位解算模块包括第二FPGA芯片和ARM芯片；所述第二FPGA芯片接收数字基带信号，并对数字基带信号进行信号解调，并将得到的解调信号发送到所述ARM芯片；所述ARM芯片用于对解调信号进行导航电文处理，生成定位信息。进一步地，所述天线阵列还包括第二天线阵元和第二射频模块，所述定位解算模块还包括第二模数转换器和分路器，所述第二模数转换器具有两个通道；所述第二射频模块通过所述第二天线阵元接收GPS信号和GLONASS卫星信号，并将接收到的GPS信号和GLONASS卫星信号通过所述分路器分路为GPS信号和GLONASS信号，所述GPS信号通过所述第二模数转换器的其中一个通道转换为数字基带信号后发送到所述第二FPGA芯片，所述GLONASS信号通过所述第二模数转换器的另一个通道转换为数字基带信号后发送到所述第二FPGA芯片。进一步地，所述抗干扰卫星导航系统还包括数模转换器和第三模数转换器；所述数模转换器从所述第一FPGA芯片接收所述数字基带信号，并将所述数字基带信号转换为模拟信号后发送到所述第三模数转换器，所述第三模数转换器用于对所述模拟信号进行数字采样，并将得到的数字采样信号发送到所述第二FPGA芯片。进一步地，所述ARM芯片还连接有SDRAM芯片和第二DDR存储器，所述第二FPGA芯片还连接有RS232串行接口和RS422串行接口。进一步地，所述第二射频模块包括第四带通滤波器、第四放大器、第五带通滤波器、第五放大器；所述第四带通滤波器通过所述第二天线阵元接收GPS信号和GLONASS卫星信号，并将所述GPS信号和GLONASS卫星信号进行第一次带通滤波后发送到所述第四放大器；所述第四放大器将第一次带通滤波后的GPS信号和GLONASS卫星信号进行第一次放大后发送到所述第五带通滤波器；所述第五带通滤波器将第一次放大后的GPS信号和GLONASS卫星信号进行第二次带通滤波后发送到所述第五放大器；所述第五放大器将第二次带通滤波后的GPS信号和GLONASS卫星信号进行第二次放大后发送到所述分路器。进一步地，所述本振模块包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，包括天线阵列和卫星信号接收机；所述天线阵列包括本振模块、七个第一天线阵元和七个第一射频模块；所述卫星信号接收机包括信号抗干扰处理模块和定位解算模块；所述本振模块向各第一射频模块输出本振频率信号；各第一射频模块与各第一天线阵元一一对应，每一第一射频模块通过各自对应的第一天线阵元接收北斗卫星信号，并将各自接收到的北斗卫星信号发送到所述信号抗干扰处理模块；所述述信号抗干扰处理模块包括：模数转换单元，其将从各第一射频模块接收到的北斗卫星信号转换为数字信号；卫星导向矢量计算模块，其根据转换为数字信号后的各路北斗卫星信号计算卫星信号波达方向的导向矢量；自适应滤波模块，其根据卫星信号波达方向的导向矢量实时对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行加权以控制所述天线阵列的方向函数，使所述天线阵列的方向图在卫星信号波达方向上形成主波束，在干扰信号波达方向上形成零陷；信号合成模块，其将加权后的各路北斗卫星信号合成为数字基带信号，并将所述数字基带信号发送到所述定位解算模块；所述定位解算模块对接收到的数字基带信号进行计算后生成定位信息，并输出所述定位信息。

【技术特征摘要】
1.一种七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，包括天线阵列和卫星信号接收机；所述天线阵列包括本振模块、七个第一天线阵元和七个第一射频模块；所述卫星信号接收机包括信号抗干扰处理模块和定位解算模块；所述本振模块向各第一射频模块输出本振频率信号；各第一射频模块与各第一天线阵元一一对应，每一第一射频模块通过各自对应的第一天线阵元接收北斗卫星信号，并将各自接收到的北斗卫星信号发送到所述信号抗干扰处理模块；所述述信号抗干扰处理模块包括：模数转换单元，其将从各第一射频模块接收到的北斗卫星信号转换为数字信号；卫星导向矢量计算模块，其根据转换为数字信号后的各路北斗卫星信号计算卫星信号波达方向的导向矢量；自适应滤波模块，其根据卫星信号波达方向的导向矢量实时对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行加权以控制所述天线阵列的方向函数，使所述天线阵列的方向图在卫星信号波达方向上形成主波束，在干扰信号波达方向上形成零陷；信号合成模块，其将加权后的各路北斗卫星信号合成为数字基带信号，并将所述数字基带信号发送到所述定位解算模块；所述定位解算模块对接收到的数字基带信号进行计算后生成定位信息，并输出所述定位信息。2.如权利要求1所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，所述自适应滤波模块根据线性约束最小方差准则对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行加权。3.如权利要求1所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，所述卫星导向矢量计算模块通过惯性辅助深组合来获取卫星信号的波达方向。4.如权利要求1所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，所述自适应滤波模块还通过联合空时滤波器对转换为数字信号后的各路北斗卫星信号进行空域和时域滤波。5.如权利要求1所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，各第一射频模块间的间距大于预设值，且每一第一射频模块单独封装在独立腔室内。6.如权利要求1所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，所述第一射频模块包括第一带通滤波器、第一放大器、第二带通滤波器、第二放大器、混频器、第三带通滤波器和第三放大器；所述第一带通滤波器从其所属的第一射频模块所对应的第一天线阵元接收所述北斗卫星信号，并将所述北斗卫星信号进行第一次带通滤波后发送到所述第一放大器；所述第一放大器将第一次带通滤波后的北斗卫星信号进行第一次放大后发送到所述第二带通滤波器；所述第二带通滤波器将第一次放大后的北斗卫星信号进行第二次带通滤波后发送到所述第二放大器；所述第二放大器将第二次带通滤波后的北斗卫星信号进行第二次放大后发送到所述混频器；所述混频器将第二次放大后的北斗卫星信号变频为中频信号后发送到所述第三带通滤波器；所述第三带通滤波器将变频为中频信号后的北斗卫星信号进行第三次带通滤波后发送到所述第三放大器；所述第三放大器将第三次带通滤波后的北斗卫星信号进行第三次放大后发送到所述信号抗干扰处理模块。7.如权利要求6所述的七阵元抗干扰卫星定位系统，其特征在于，所述模数转换单元包括四个第一模数转换器，所述信号抗干扰处理模块还包括第一FPGA芯片和七个自动增益控制器，所述七个自动增益控制器与所述七个第一射频模块一一对应，每个第一模数转换器具有两个通道，从而形成八个通道；每一自动增益控制器通过各自对应的第一射频模块的第三放大器接收第三次放大后...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大伟，曾平华，
申请(专利权)人：北京国科导通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11