卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置及使用方法与流程

1.本公开实施例涉及测量技术领域，尤其涉及一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置及使用方法。


背景技术：

2.目前，卫星导航接收机接收卫星播发的导航信号实现定位，导航信号从卫星传播到地面接收机的过程中，会受到各种电磁波干扰，这些电磁波可能是其他电子设备产生的无意干扰，也可能是专门针对导航信号的人为恶意干扰。这些干扰严重时将导致接收机无法正常定位，因此接收机需配备抗干扰装置来消除干扰影响。常见的电磁波干扰根据信号频谱特性的不同可以分为单频干扰、扫频干扰、窄带干扰等不同类型，而接收机所面临的干扰可能会是其中的任何一种或几种。
3.随着高精度定位在智能汽车领域应用越来越广泛，在各种复杂电磁环境中的定位可靠性变得越来越重要，因此越来越多的高精度定位接收机正在逐渐增加抗干扰功能，简单有效的抗多种干扰类型的算法研究也成为了研究热点。
4.目前高精度卫星导航接收机的抗干扰装置和方法仅针对某一类干扰，解决某一类干扰的问题，往往可以有效消除窄带干扰的抗干扰装置对于扫频干扰的防护效果较差，而扫频干扰消除效果较好的抗干扰装置对窄带干扰的防护效果较差，目前还没有对所有干扰类型全部有效消除的抗干扰装置和方法，应用有一定局限性。
5.可见，亟需一种抗干扰效率和适应性强的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本公开实施例提供一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置及使用方法，至少部分解决现有技术中存在抗干扰效率和适应性较差的问题。
7.第一方面，本公开实施例提供了一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，包括：
8.时域干扰检测模块，所述时域干扰检测模块用于检测rf射频通道给出的ad采样数据中是否包含干扰，并识别干扰的类型，输出干扰类型判断结果；
9.自适应滤波模块，所述自适应滤波模块用于对rf射频通道给出的ad采样数据进行时域自适应滤波，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据；
10.干扰数据屏蔽模块，所述干扰数据屏蔽模块用于实时比较rf射频通道给出的ad采样数据与门限关系，对大于门限的数据直接置零处理，将干扰时段的数据屏蔽，消除扫频干扰，输出干扰数据屏蔽后的基带数据；
11.数据选择模块，所述时域干扰检测模块、所述自适应滤波模块和所述干扰数据屏蔽模块均与所述数据选择模块电连接，所述数据选择模块用于根据所述时域干扰检测模块给出的干扰类型，从所述自适应滤波模块和所述干扰数据屏蔽模块中选择一路基带数据，
输入到抗干扰输出模块；
12.抗干扰输出模块，所述数据选择模块的输出端与所述抗干扰数据模块电连接，所述抗干扰数据模块用于将数据选择模块输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
13.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述自适应滤波模块为时域带阻滤波器。
14.第二方面，本公开实施例提供了一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的使用方法，用于使用如上述公开实施例中任一项所述的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，所述方法包括：
15.步骤1，提供一卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，所述装置包括时域干扰检测模块、自适应滤波模块、干扰数据屏蔽模块、数据选择模块和抗干扰数据模块；
16.步骤2，所述时域干扰检测模块根据ad采样数据的时域能量分布特性，计算最大能量占比和最小能量占比，并根据最大能量占比和最小能量占比与预设条件进行比对，识别干扰的类型；
17.步骤3，所述自适应滤波模块根据ad采样数据中干扰信号的强弱自适应调整滤波器系数，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据；
18.步骤4，所述干扰数据屏蔽模块实时比较rf射频通道给出的ad采样数据幅度与门限关系，对大于门限的数据置零处理，对小于门限的数据保持不变，输出干扰数据屏蔽后的基带数据；
19.步骤5，所述数据选择模块根据时域干扰检测模块给出的干扰类型，从自适应滤波模块和干扰数据屏蔽模块中选择一路基带数据输入所述抗干扰输出模块；
20.步骤6，所述抗干扰输出模块将所述数据选择模块输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
21.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述预设条件包括：
22.条件1，当所述最小能量占比大于第一门限且所述最大能量占比和所述最小能量占比的和大于第二门限时，则判定ad采样数据中无干扰；
23.条件2，当条件1不满足，所述最小能量占比大于第三门限且所述最大能量占比和所述最小能量占比的和大于第四门限时时，则判定ad采样数据中存在扫频干扰；
24.条件3，当条件1和条件2不满足时，则判定ad采样数据中存在窄带干扰/单频干扰。
25.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述滤波器系数为
[0026][0027][0028]
其中，h'为每次自适应调整的滤波器系数，xk为时域输入信号，e为实际滤波结果与理论结果的偏差，y
′
为实际滤波器输出的结果，μ为迭代控制因子。
[0029]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤5具体包括：
[0030]
当干扰为扫频干扰时，选择干扰数据屏蔽模块输出的抗干扰后数据作为基带数据
输入所述抗干扰输出模块；
[0031]
当干扰为窄带干扰和单频干扰时，选择自适应滤波模块输出的抗干扰后数据作为基带数据输入所述抗干扰输出模块。
[0032]
本公开实施例中的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，包括：时域干扰检测模块，所述时域干扰检测模块用于检测rf射频通道给出的ad采样数据中是否包含干扰，并识别干扰的类型，输出干扰类型判断结果；自适应滤波模块，所述自适应滤波模块用于对rf射频通道给出的ad采样数据进行时域自适应滤波，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据；干扰数据屏蔽模块，所述干扰数据屏蔽模块用于实时比较rf射频通道给出的ad采样数据与门限关系，对大于门限的数据直接置零处理，将干扰时段的数据屏蔽，消除扫频干扰，输出干扰数据屏蔽后的基带数据；数据选择模块，所述时域干扰检测模块、所述自适应滤波模块和所述干扰数据屏蔽模块均与所述数据选择模块电连接，所述数据选择模块用于根据所述时域干扰检测模块给出的干扰类型，从所述自适应滤波模块和所述干扰数据屏蔽模块中选择一路基带数据，输入到抗干扰输出模块；抗干扰输出模块，所述数据选择模块的输出端与所述抗干扰数据模块电连接，所述抗干扰数据模块用于将数据选择模块输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
[0033]
本公开实施例的有益效果为：(1)采用时域自适应滤波与干扰时段数据屏蔽相结合的方式，可以有效消除单频干扰、窄带干扰以及扫频干扰，有效解决了当前卫星导航高精度定位芯片中抗干扰装置仅能消除单一干扰的问题，使高精度定位芯片在各种复杂干扰环境中均可保持高精度定位；(2)算法全部在时域中处理，无需转换到频域，因此计算量小，适合工程应用。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0035]
图1为本公开实施例提供的一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的结构示意图；
[0036]
图2为本公开实施例提供的一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置涉及的自适应滤波器结构示意图；
[0037]
图3为本公开实施例提供的一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的使用方法的流程示意图。
[0038]
附图标记汇总：
[0039]
卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置100；
[0040]
时域干扰检测模块110，自适应滤波模块120，干扰数据屏蔽模块130，数据选择模块140，抗干扰输出模块150。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0042]
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0043]
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0044]
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0045]
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0046]
卫星导航接收机接收卫星播发的导航信号，导航信号从卫星传播到地面接收机的过程中，会受到各种电磁波干扰，严重时将导致接收机无法正常定位，接收机需要具备抗干扰装置来抵抗干扰影响。常见的电磁波干扰根据信号频谱特性的不同可以分为单频干扰、扫频干扰、窄带干扰等不同类型，目前的抗干扰装置仅针对某一种干扰进行消除，尚缺乏对所有干扰类型都能有效消除的抗干扰装置。本公开实施例提供一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，所述方法可以应用于卫星导航场景的抗干扰过程中。
[0047]
参见图1，为本公开实施例提供的一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的结构示意图。如图1所示，所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置100主要包括：
[0048]
卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110，所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110用于检测rf射频通道给出的ad采样数据中是否包含干扰，并识别干扰的类型，输出干扰类型判断结果；
[0049]
自适应滤波模块120，所述自适应滤波模块120用于对rf射频通道给出的ad采样数据进行时域自适应滤波，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据；
[0050]
干扰数据屏蔽模块130，所述干扰数据屏蔽模块130用于实时比较rf射频通道给出的ad采样数据与门限关系，对大于门限的数据直接置零处理，将干扰时段的数据屏蔽，消除扫频干扰，输出干扰数据屏蔽后的基带数据；
[0051]
数据选择模块140，所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110、所述自适应滤波模块120和所述干扰数据屏蔽模块130均与所述数据选择模块140电连接，所述数据选择模块140用于根据所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110给出的干扰
类型，从所述自适应滤波模块120和所述干扰数据屏蔽模块130中选择一路基带数据，输入到抗干扰输出模块150；
[0052]
抗干扰输出模块150，所述数据选择模块140的输出端与所述抗干扰数据模块电连接，所述抗干扰数据模块用于将数据选择模块140输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
[0053]
进一步的，所述自适应滤波模块120为时域带阻滤波器。
[0054]
具体装配时，所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110、所述自适应滤波模块120和所述干扰数据屏蔽模块130均可以与rf射频通道通信连接或电连接，然后将所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110、所述自适应滤波模块120和所述干扰数据屏蔽模块130的数据输出端均与所述数据选择模块140的数据输入端进行通信连接或电连接，然后将所述数据选择模块140的数据输出端与所述抗干扰输出模块150进行通信连接或者电连接。
[0055]
在使用时，所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110检测rf射频通道给出的ad采样数据中是否包含干扰，并识别干扰的类型，输出干扰类型判断结果，所述自适应滤波模块120对rf射频通道给出的ad采样数据进行时域自适应滤波，具体的，所述自适应滤波模块120为时域带阻滤波器，其结构如图2所示，滤波器系数可根据干扰信号的强弱自适应变化，达到自动滤除干扰信号的效果，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据，所述干扰数据屏蔽模块130实时比较rf射频通道给出的ad采样数据与门限关系，对大于门限的数据直接置零处理，将干扰时段的数据屏蔽，消除扫频干扰，输出干扰数据屏蔽后的基带数据。然后所述数据选择模块140根据所述卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置110给出的干扰类型，从所述自适应滤波模块120和所述干扰数据屏蔽模块130中选择一路基带数据，输入到抗干扰输出模块150，所述抗干扰数据模块将数据选择模块140输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
[0056]
本实施例提供的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，通过采用时域自适应滤波与干扰时段数据屏蔽相结合的方式，可以有效消除单频干扰、窄带干扰以及扫频干扰，有效解决了当前卫星导航高精度定位芯片中抗干扰装置仅能消除单一干扰的问题，使高精度定位芯片在各种复杂干扰环境中均可保持高精度定位；算法全部在时域中处理，无需转换到频域，因此计算量小，适合工程应用。
[0057]
与上述的装置实施例相对应，如图3所示，本公开实施例还提供了一种卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的使用方法，所述方法包括：
[0058]
步骤1，提供一卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置，所述装置包括时域干扰检测模块、自适应滤波模块、干扰数据屏蔽模块、数据选择模块和抗干扰数据模块；
[0059]
步骤2，所述时域干扰检测模块根据ad采样数据的时域能量分布特性，计算最大能量占比和最小能量占比，并根据最大能量占比和最小能量占比与预设条件进行比对，识别干扰的类型；
[0060]
可选的，所述预设条件包括：
[0061]
条件1，当所述最小能量占比大于第一门限且所述最大能量占比和所述最小能量占比的和大于第二门限时，则判定ad采样数据中无干扰；
[0062]
条件2，当条件1不满足，所述最小能量占比大于第三门限且所述最大能量占比和
所述最小能量占比的和大于第四门限时时，则判定ad采样数据中存在扫频干扰；
[0063]
条件3，当条件1和条件2不满足时，则判定ad采样数据中存在窄带干扰/单频干扰。
[0064]
具体实施时，时域干扰检测模块根据ad采样数据的时域能量分布特性，计算最大和最小能量占比，方法如下：
[0065]
dtrhigh＝(mag》magthmax)/n；
[0066]
dtrlow＝(mag《magthmin)/n；
[0067]
其中dtrhigh为最大能量占比，mag为数据点对应能量，magthmax为最大能量判断门限，n为所有数据点数；dtrlow为最小能量占比，magthmin为最小能量判断门限。最大和最小判断门限根据实际使用射频芯片性能确定。
[0068]
当dtrlow》th1且dtrhigh》th2时，判断为无干扰；
[0069]
若条件1不满足，且当dtrlow》th3且dtrhigh》th4时，判断为扫频干扰；
[0070]
当上述两个条件都不满足时判断为窄带和单频干扰。由于窄带和单频干扰可以采用统一的抗干扰算法，因此这里不需要进行区分。th1、th2、th3、th4为能量判断门限，可根据实际需要设定。
[0071]
步骤3，所述自适应滤波模块根据ad采样数据中干扰信号的强弱自适应调整滤波器系数，消除窄带和单频干扰，输出自适应滤波后的基带数据；
[0072]
所述滤波器系数为
[0073][0074][0075]
其中，h'为每次自适应调整的滤波器系数，xk为时域输入信号，e为实际滤波结果与理论结果的偏差，y
′
为实际滤波器输出的结果，μ为迭代控制因子。
[0076]
具体实施时，滤波器结构如图2所示，其中h为理想滤波器系数，h’为待求滤波器系数，xk为时域输入信号，y为滤波器输出信号，vk为噪声，dk为理论输出结果，即为想要的结果。y’为实际滤波器输出的结果，e为实际滤波结果与理论结果的偏差。目标为e的均方误差最小。
[0077][0078]
自适应调整的滤波器系数为：
[0079][0080][0081]
其中，h'为每次自适应调整的滤波器系数，xk为时域输入信号，e为实际滤波结果与理论结果的偏差，y
′
为实际滤波器输出的结果，μ为迭代控制因子
。
[0082]
步骤4，所述干扰数据屏蔽模块实时比较rf射频通道给出的ad采样数据幅度与门限关系，对大于门限的数据置零处理，对小于门限的数据保持不变，输出干扰数据屏蔽后的
基带数据；
[0083]
具体实施时，实时比较rf射频通道给出的ad采样数据幅度与门限关系，对大于门限的数据直接置零处理，小于门限的数据保持不变，如下：
[0084][0085]
其中th为门限，根据实际情况选取。
[0086]
步骤5，所述数据选择模块根据时域干扰检测模块给出的干扰类型，从自适应滤波模块和干扰数据屏蔽模块中选择一路基带数据输入所述抗干扰输出模块；
[0087]
在上述实施例的基础上，所述步骤5具体包括：
[0088]
当干扰为扫频干扰时，选择干扰数据屏蔽模块输出的抗干扰后数据作为基带数据输入所述抗干扰输出模块；
[0089]
当干扰为窄带干扰和单频干扰时，选择自适应滤波模块输出的抗干扰后数据作为基带数据输入所述抗干扰输出模块。
[0090]
具体实施时，所述数据选择模块可以根据时域干扰检测模块给出的干扰类型，从自适应滤波模块和干扰数据屏蔽模块中选择一路基带数据。当干扰为扫频干扰时，选择干扰数据屏蔽模块输出的抗干扰后数据，当干扰为窄带干扰和单频干扰时，选择自适应滤波模块输出的抗干扰后数据。
[0091]
步骤6，所述抗干扰输出模块将所述数据选择模块输入的抗干扰处理后的基带数据输出到后续处理模块。
[0092]
具体实施时，抗干扰输出模块是抗干扰模块与后续其他模块的数据接口，负责将抗干扰处理后的数据输出到后续模块。
[0093]
上述本公开实施例提供的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置的使用方法，采用时域自适应滤波与干扰时段数据屏蔽相结合的方式，可以有效消除单频干扰、窄带干扰以及扫频干扰，有效解决了当前卫星导航高精度定位芯片中抗干扰装置仅能消除单一干扰的问题，使高精度定位芯片在各种复杂干扰环境中均可保持高精度定位，算法全部在时域中处理，无需转换到频域，因此计算量小，适合工程应用。
[0094]
综上所述，上述本公开实施例的卫星导航高精度定位芯片复合干扰抑制装置及使用方法，通过设置时域干扰检测模块、自适应滤波模块、干扰数据屏蔽模块、数据选择模块和抗干扰输出模块，能在时域实施检测干扰类型，并选取通过自适应滤波模块或者干扰数据屏蔽模块的基带数据输入到抗干扰输出模块中，提高了定位精度、抗干扰效率和适应性。
[0095]
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。
[0096]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
[0097]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。