[發(fā)明專利]擴跳頻體制的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072086.8
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101571587A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈鋒;趙彥雷;徐定杰;王偉;郝燕玲;薛冰;韓續(xù)紅;呂東澤;祖秉法;孫楓
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電導(dǎo)航技術(shù)，特別是一種擴跳頻體制的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。

(二)背景技術(shù)

無線電導(dǎo)航系統(tǒng)在航空和航海中具有重要作用，可以提供快速可靠的導(dǎo)航定位信息。然而，無線電導(dǎo)航系統(tǒng)存在的一個重要問題就是抗干擾問題。傳統(tǒng)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)一般采用脈沖相位體制，如羅蘭C、臺卡等。這種體制的導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度低，保密性差，很容易受到外界的干擾。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，擴頻技術(shù)的出現(xiàn)，直擴技術(shù)被應(yīng)用到無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中來提高其抗干擾性能。美國的GPS、歐洲的GALILEO和中國的COMPASS都采用了直擴的體制。專利申請?zhí)枮?00810063892.4的發(fā)明專利文件中，提出了一種“中短波擴頻無線電導(dǎo)航系統(tǒng)”，該技術(shù)方案也是一種采用直擴體制的陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。直擴技術(shù)的使用，大大提高了無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力，但直擴系統(tǒng)抗單頻干擾、窄帶干擾和跟蹤式干擾的能力較差，遠近效應(yīng)嚴(yán)重。同時，直擴系統(tǒng)的保密性和抗干擾性是靠增加偽碼的長度和速率來保證的，這必然增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，如何有效地提高系統(tǒng)的保密性能和抗干擾性能對無線電導(dǎo)航系統(tǒng)具有至關(guān)重要的作用。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將擴跳頻技術(shù)應(yīng)用到無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中，從而有效地提高系統(tǒng)的保密性能和抗干擾能力。

本發(fā)明的又一目的是將擴跳頻技術(shù)應(yīng)用到無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中，用一個較小的直擴處理增益和一個較小的跳頻處理增益獲得一個較大的系統(tǒng)處理增益，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

它包括N個分布在不同位置的發(fā)射臺和導(dǎo)航接收機，其中N≥3；所述發(fā)射臺包括信源1、信息編碼器2、高通濾波器4和功率放大器5，所述的導(dǎo)航接收機的組成包括低噪聲放大器6、射頻前端7、觀測量提取模塊9、導(dǎo)航電文提取模塊10和導(dǎo)航解算模塊11；在發(fā)射臺的信息編碼器2與高通濾波器4之間串接有擴跳頻調(diào)制模塊3；導(dǎo)航接收機的射頻前端7后連接擴跳頻同步模塊8，擴跳頻同步模塊8的兩路輸出分別連接觀測量提取模塊9和導(dǎo)航電文提取模塊10，觀測量提取模塊9和導(dǎo)航電文提取模塊10連接導(dǎo)航解算模塊11。

在發(fā)射端，信息編碼器2調(diào)制信源1發(fā)出的信息，擴跳頻調(diào)制模塊3的輸入端通過其內(nèi)部的直擴調(diào)制器3-1-1連接到信息編碼器2的輸出端，以接收信息序列；直擴偽碼發(fā)生器3-1-2輸出直擴偽碼給直擴調(diào)制器3-1-1，直擴偽碼通過直擴調(diào)制器3-1-1調(diào)制信息序列，以產(chǎn)生直擴信號。跳頻偽碼發(fā)生器3-2-3輸出跳頻序列控制頻率合成器3-2-2，以產(chǎn)生跳變載波；跳變載波通過跳頻調(diào)制器3-2-1調(diào)制直擴信號，以產(chǎn)生擴跳頻信號；擴跳頻信號經(jīng)過高通濾波器4和功率放大器5產(chǎn)生射頻信號，發(fā)射天線發(fā)出射頻信號；與直擴系統(tǒng)的主要不同點在于：直擴系統(tǒng)擴頻調(diào)制只有直擴偽碼的調(diào)制，而擴跳頻系統(tǒng)擴跳頻調(diào)制模塊3包括直擴調(diào)制模塊3-1和跳頻調(diào)制模塊3-2兩部分，即先進行直擴偽碼的調(diào)制，再進行跳變載波的調(diào)制。

在接收端，接收天線接收射頻信號給低噪聲放大器6；射頻信號經(jīng)過低噪聲放大器6和射頻前端7轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號；信號同步模塊8通過其內(nèi)部的跳頻初同步模塊8-1輸入端連接射頻前端7輸出端，跳頻初同步模塊8-1輸出端連接直擴偽碼捕獲模塊8-2輸入端，直擴偽碼捕獲模塊8-2輸出端連接直擴偽碼跟蹤模塊8-3輸入端，直擴偽碼跟蹤模塊8-3輸出端連接載波跟蹤模塊8-3輸入端；觀測量提取模塊9從信號同步模塊8中提取提取偽距觀測量，導(dǎo)航電文提取模塊10從信號同步模塊8中提取發(fā)射臺位置信息，導(dǎo)航解算模塊11通過觀測量提取模塊9提供的偽距觀測量和導(dǎo)航電文提取模塊10提供的發(fā)射臺位置信息解算出導(dǎo)航接收機的位置。與直擴系統(tǒng)的主要不同點在于：擴跳頻系統(tǒng)的載波頻率由跳頻偽碼控制隨機地跳變，因此先跳頻同步，再直擴同步；而直擴系統(tǒng)只需進行直擴碼的同步。

導(dǎo)航解算模塊11采用圓圓定位方式，圓圓定位是通過測量發(fā)射臺和導(dǎo)航接收機之間的距離來進行導(dǎo)航解算的；若已知發(fā)射臺的位置以及發(fā)射臺和接收機之間的距離，那么接收機一定在以發(fā)射臺為圓心，以該距離為半徑的圓上。當(dāng)有多個發(fā)射臺時，圓圓的交點就是接收機的位置。各發(fā)射臺的時間裝置采用高精度的原子鐘，其時間是嚴(yán)格同步的。然而，接收機上時鐘采用石英鐘，和發(fā)射臺有鐘差，設(shè)為Δτ；在導(dǎo)航解算過程中有三個未知量x、y和Δτ，偽距觀測量ρ₁、ρ₂和ρ₃可以由觀測量提取模塊9提供，這樣可得導(dǎo)航接收機位置的平面坐標(biāo)方程：