[發明專利]一種GNSS授時接收機及授時方法

在審

• 申請號: 201811635110.X
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109709584A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 徐勁松;李明宇;王雅慧
• 申請（專利權）人: 南京六九零二科技有限公司
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25;G04R20/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種GNSS授時接收機及其授時方法，該授時機包括天線陣列、多通道射頻信號處理模塊、控制芯片和時鐘源模塊，其中天線陣列用于接收射頻信號，多通道射頻信號處理模塊對接收到的射頻信號進行下變頻和模數轉換，控制芯片通過讀取算法程序完成對射頻信號的空時自適應抗干擾處理、基帶信號處理、時間和位置信息提取以及時鐘馴服與保持，最終得到精確穩定的授時結果。本發明所述的GNSS授時接收機，具有在復雜環境下抗干擾性強、授時精度高、集成度好的優點，能夠保證在復雜環境，尤其是復雜電磁環境下GNSS授時接收機的授時精度以及可靠性。

技術領域

本發明涉及一種授時接收機及衛星授時方法，尤其涉及一種基于GNSS(全球導航衛星系統)的授時接收機及其授時方法。

背景技術

高精度時間頻率已成為現代高技術發展不可或缺的必要條件，精密時間頻率在國民經濟和國防建設中具有基礎性作用，已經成為國家重要的戰略參數和資源。隨著科技的發展，高精度的時間頻率的應用范圍也越來越廣泛，從基礎的電力、電信、金融證券，到各種工程技術，再到現代的空間高技術領域(如衛星導航，空間站，載人航天，深空探測，深空通信等)等各個方面。尤其是基于時間的測量，實現距離、位置和速度測定的衛星導航系統，更需要高穩定頻率源、精確的時間測量和高精度時間同步。

目前的授時方法可分為陸基和衛星兩類，短波授時、低頻時碼授時、長波授時等屬于陸基授時方法，這些授時系統的發射站位于地面，一般覆蓋范圍小，精度在1ms～1μs。衛星授時主要是基于衛星導航系統的單向授時，這種授時方法覆蓋范圍廣，實現精度優于100ns。授時方法的發展與人們的需求密切相關，目前從秒級到100ns級授時精度的用戶都能找到相應的授時方法。但是對于要求授時精度為納秒量級的用戶來說，目前還沒有相應的授時系統可以滿足，這些用戶只能使用如共視、衛星雙向時間頻率傳遞等高精度時間比對系統。這些高精度時間傳遞系統的成本高且用戶容量有限。GNSS是Global NavigationSatellite System的縮寫，即全球導航衛星系統，目前基于GNSS的衛星授時技術是主流的授時技術，如GNSS單向授時、北斗RNSS授時、北斗RDSS授時等，由于衛星導航信號到達地面強度弱且易受干擾。隨著電磁環境的日益復雜特別是軍事對抗強度的日益加大，衛星授時應用的潛在安全隱患已成為現實威脅，干擾對衛星授時的精度、可用性、連續性和完好性都構成了嚴重威脅。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種抗干擾、高精度的GNSS授時接收機，其可實現在復雜干擾環境下，尤其是復雜電磁環境下授時接收機的高精度時間同步和保持，提高了授時接收機的可靠性和實用性。

技術方案：本發明所采用的技術方案是一種GNSS授時接收機，該授時機包括天線陣列、多通道射頻信號處理模塊、控制芯片和時鐘源模塊，其中天線陣列用于接收射頻信號，多通道射頻信號處理模塊對接收到的射頻信號進行下變頻和模數轉換，控制芯片通過讀取算法程序完成對射頻信號的空時自適應抗干擾處理、基帶信號處理、時間和位置信息提取以及時鐘馴服與保持，最終得到精確穩定的授時結果。

進一步的，所述GNSS授時接收機還包括捕獲引擎和跟蹤引擎，用于完成基帶信號處理中對衛星導航信號的捕獲和跟蹤。所述捕獲引擎對所有衛星導航信號進行捕獲，所述跟蹤引擎則對不同頻點的信號分別實現跟蹤。

進一步的，控制芯片采用FPGA芯片。所述天線陣列具有若干個陣元，第一陣元通道為主通道，其他陣元通道為輔助通道。所述輔助通道后設有FIR濾波器。

本發明還提供一種授時方法，包括以下步驟：

(1)由天線陣列接收到GNSS衛星信號，采用多通道射頻信號處理模塊對該信號進行下變頻和模數轉換，并發送至控制芯片作后續處理；

(2)對轉換后的信號進行空時自適應抗干擾處理，通過空時聯合處理多陣元與多個時域接收到的數據，將目標與干擾有效分離，實現濾波，空時自適應抗干擾處理后進入下一步驟；包括以下過程：