[發明專利]一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷系統及方法

有效

• 申請號: 201910729941.1
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110376614B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 范廣騰;冉德超;庹洲慧;張飛;李獻斌;王建;朱效洲
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷系統，其特征在于，包括：GNSS信號接收天線、GNSS信號下變頻模塊、基帶處理模塊、導航抗干擾信號上變頻模塊、功放模塊、導航抗干擾信號播發天線、頻率綜合器和恒溫晶振；

GNSS信號接收天線，用于接收GNSS無線信號，并將射頻信號輸入至GNSS信號下變頻模塊；

GNSS信號下變頻模塊，完成GNSS信號的低噪聲放大、濾波和下變頻，將中頻信號輸出至基帶處理模塊；

基帶處理模塊，采用FPGA+DSP為核心的處理架構，完成GNSS中頻信號的數字采樣，并進行GNSS信號的解調、解擴，得到當前低軌衛星的位置和時間信息；綜合多組的位置和時間信息，生成軌道參數與鐘差參數，結合GNSS衛星的原始電文，生成抗干擾的GNSS衛星的電文；將低軌衛星自身的軌道和鐘差信息調制在I支路擴頻碼上，轉發的GNSS衛星的電文調制在Q支路擴頻碼上；最終將生成的導航抗干擾基帶信號輸出至導航抗干擾信號上變頻模塊；

導航抗干擾信號上變頻模塊，將基帶信號上變頻至L頻段的射頻信號，并濾除帶外信號，輸出至功放模塊；

功放模塊，將導航抗干擾信號進行功率放大輸出至導航抗干擾信號播發天線；

導航抗干擾信號播發天線，完成波束形成，并將導航抗干擾信號對地定向播發；

所述導航抗干擾增強載荷系統有統一的時頻基準，由一個恒溫晶振作為其時頻源，其產生的基準信號再經過頻率綜合器合成GNSS信號下變頻模塊所需的下變頻本振，導航抗干擾信號上變頻模塊所需的上變頻本振，以及基帶處理模塊所需的基帶工作時鐘。

2.根據權利要求1所述的一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷系統，其特征在于：為實現圓極化高增益寬波束的要求，導航抗干擾信號播發天線采用陣列天線形式，以提高增益指標。

3.根據權利要求1所述的一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷系統，其特征在于：所述導航抗干擾信號播發天線播發的導航抗干擾信號通過地面導航接收機，對于地面導航接收機，提高其抗干擾能力通過以下兩種途徑之一：

一是地面導航接收機接收導航抗干擾信號，通過單星粗定位的方式，得到自身位置和時間的粗略估計，從而提高捕獲GNSS信號的靈敏度與抗干擾能力；

二是地面導航接收機直接接收導航抗干擾信號轉發的GNSS衛星的電文，避免GNSS衛星的電文解調門限的限制，提高跟蹤GNSS信號的靈敏度與抗干擾能力。

4.根據權利要求1所述的一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷系統，其特征在于：所述基帶處理模塊具體實現如下：

(1)采用FPGA+DSP為核心的處理架構，實現GNSS信號的基帶接收和導航抗干擾基帶信號的生成；

(2)基帶處理模塊完成GNSS中頻信號的數字采樣，并對中頻信號進行捕獲與跟蹤，完成GNSS信號的解調、解擴，獲得GNSS衛星的電文，以及低軌衛星的位置和時間信息；

(3)基帶處理模塊利用獲得的多組低軌衛星位置信息，進行軌道擬合，生成低軌衛星軌道參數；

(4)基帶處理模塊利用獲得的多組低軌衛星時間信息，進行鐘差擬合，生成低軌衛星鐘差參數；

(5)基帶處理模塊根據所需增強的區域，選擇可見的GNSS衛星，從而確定需要轉發的GNSS衛星的電文；

(6)基帶處理模塊根據本地時間生成I、Q兩路擴頻碼序列，將低軌衛星自身的軌道和鐘差信息調制在I支路擴頻碼上，將轉發的GNSS衛星的電文調制在Q支路擴頻碼上，最終將生成的導航抗干擾基帶信號輸出至導航抗干擾信號上變頻模塊。

5.一種基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用GNSS信號接收天線，接收GNSS射頻信號，并經過下變頻模塊，將GNSS中頻信號送入基帶處理模塊進行解調、解擴，獲得GNSS衛星的電文，以及低軌衛星的位置和時間信息；

(2)基帶處理模塊利用獲得GNSS衛星的電文，以及低軌衛星的位置和時間信息，將低軌衛星自身的軌道和鐘差信息調制在I支路擴頻碼上，將轉發的GNSS衛星的電文調制在Q支路擴頻碼上，將生成的導航抗干擾基帶信號輸出至導航抗干擾信號上變頻模塊；

(3)導航抗干擾基帶信號通過上變頻模塊調制到L波段，并通過功放模塊進行功率放大，輸出至導航抗干擾信號播發天線；

(4)所述基于低軌衛星的導航抗干擾增強載荷實現方法通過統一的晶振提供時鐘基準，并通過頻率綜合器生成各部件所需的不同頻率。