[發明專利]一種基于數字波束成形的碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發實現方法

有效

• 申請號: 202010148020.9
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111257911B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 蒙艷松;嚴濤;王瑛;田野;雷文英;邊朗
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S19/02
• 分類號: G01S19/02;G01S19/21
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

本發明一種基于數字波束成形的碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發實現方法，步驟如下：(1)生成信號偽碼和導航電文，進行基帶調制，得到基帶調制信號；對基帶調制信號進行數字低通濾波，生成數字濾波后的基帶導航信號(2)根據陣列天線形成的波束數為，生成M個跳時偽碼序列；(3)讀取數字波束成形系數表，獲得N個加權系數；將N個加權系數分別與步驟(1)數字濾波后的基帶導航信號相乘，得到加權后的N路數字導航信號，分別為，完成數字波束成形；(4)將步驟(3)加權后的N路數字導航信號，依次經過DAC、上變頻、濾波、功率放大后，經N個天線陣元播發，降低實現復雜度，提升導航信號的抗干擾能力。

技術領域

本發明涉及一種基于數字波束成形的碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發實現方法，屬于衛星導航技術領域。

背景技術

近年來，全球衛星導航系統(GNSS)信號的脆弱性問題引起來廣泛的關注。一方面，衛星導航信號的落地功率低(約-160dBW)，容易受到有意或者無意的干擾，另一方面，GNSS開放服務信號結構公開，容易受到欺騙干擾的攻擊。

為了緩解GNSS信號的脆弱性問題，出現了多種方法。對于GNSS開放服務信號，Galileo和GPS研究引入了信號認證功能，采用導航電文認證(NMA)和擴頻碼認證(SCA)，提升開放服務信號的抗欺騙能力。對于GNSS授權服務信號，一種方式是采用點波束功率增強。專利“一種基于Ka頻段多波束天線的低軌衛星導航信號功率增強方法”(專利號201811068149.8)給出了一種導航信號功率增強方法，將低軌衛星多波束天線形成的所有波束指向導航信號功率增強目標區域，提高信號落地功率。點波束功率增強方法，縮小了覆蓋范圍。

為了提升導航信號的抗干擾能力，另一方法是采用抗干擾信號體制。專利“一種混合擴頻信號的生成方法、生成裝置及發送裝置”(專利號201810141670.3)給出了一種混合直擴跳頻信號生成方法。專利“一種DS-FH-TH混合擴頻系統”(專利號201620428971.0)給出了一種直擴跳頻跳時信號生成系統。然而，直擴跳頻信號的載波相位的高精度測量存在一定問題，傳統的直擴跳時信號在時域上劃分多個時隙，按照時隙進行播發，信號測量不連續。

另一種抗干擾信號體制是碼片級脈沖跳時信號體制，在碼片層面進行跳時，將碼序列以每N_c個碼片分組，每N_c個碼片只播發一個碼片，播發碼片的位置是偽隨機跳動的，N_c個碼片的功率集中于一個碼片上，實現將低平均功率的連續信號變為高瞬時功率的隨機脈沖位置準連續信號，在同等平均功率前提下抗干擾能力提升(10lgN_c)dB。然而，對于這種碼片級脈沖跳時信號，需要采用脈沖固放實現信號放大，存在兩個問題，一是難以實現高瞬時功率，二是脈沖切換時間難以保證，工程實現復雜度高。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服上述現有技術的不足，提供一種基于數字波束成形的碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發實現方法，降低實現復雜度，提升導航信號的抗干擾能力。

本發明解決的技術方案為：一種基于數字波束成形的碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發實現方法，步驟如下：

(1)生成信號偽碼和導航電文，進行基帶調制，得到基帶調制信號s_base(t)；對基帶調制信號s_base(t)進行數字低通濾波，生成數字濾波后的基帶導航信號

(2)根據陣列天線形成的波束數為N_beam，生成M個跳時偽碼序列，

(3)讀取數字波束成形系數表，獲得N個加權系數；將N個加權系數分別與步驟(1)數字濾波后的基帶導航信號相乘，得到加權后的N路數字導航信號，分別為S_n(t),n＝1,2,…,N，完成數字波束成形；

(4)將步驟(3)加權后的N路數字導航信號，依次經過DAC、濾波、上變頻、功率放大后，經N個天線陣元播發，實現碼片級脈沖跳時導航信號生成與播發。