一种卫星导航系统射频集总脉冲干扰评估方法与流程

本发明涉及卫星导航，更具体的，涉及一种卫星导航系统射频集总脉冲干扰评估方法。

背景技术：

1、卫星导航系统中，由于卫星信号到达地面的强度十分微弱，很多常见民用无线信号(例如广播、蜂窝通信、民航测距信号等)都会对导航接收机造成干扰。为此，必须制定一定的标准，在特定的区域(例如机场)限制其他系统在卫星导航信号频段内发射信号的功率，使其不至于影响在该区域内有重要作用的卫星导航系统的正常工作。

2、在制定射频干扰信号的限制标准时，一个很重要的问题是如何评估这些干扰对导航接收机造成的影响。通常，接收信号的信干噪比是衡量信号质量的主要指标，特别是进入导航接收机跟踪与捕获环节的中频信号的信干噪比大小，可以直接影响接收机的载波和码跟踪性能。当信号的信干噪比小于某一水平时，导航接收机将出现载波和测距码的跟踪误差增大、解调出现误码，直至失锁不能工作。干扰信号的形式以及接收机采取的抗干扰措施，都会对中频信号的信干噪比产生影响。因此，导航接收机的干扰评估模型，需要将进入接收机内部的信号的信干噪比作为定量评价指标，并综合考虑干扰信号形式与接收机抗干扰措施的影响。

3、射频脉冲干扰信号主要有连续波和脉冲波两种形式。连续波干扰信号的信干噪比形式比较简单。目前有关的研究主要针对脉冲形式的干扰。脉冲干扰信号在时间轴上仅占据一份部分时间，通常呈现一定周期性。在导航接收机工作环境中常常有多个脉冲干扰信号同时出现，这些信号可能来自同一个系统的多个发射源(如民航测距应答机(dme))，也可能来自不同的系统的不同发射源(如测距应答机(dme)、地面战术导航系统(tacan))。这些脉冲信号，即使是相同的功率，也会由于其在时间上的不同组合方式而产生不同的信干噪比，对接收机造成不同程度的干扰。现有的技术对民用航空测距信号(dme)对导航接收机的影响进行了研究。然而，这些研究中对集总脉冲的合成信号的占空比没有进行理论上的分析和建模。在实际进行射频集总脉冲干扰评估应用时，对多个脉冲信号在集总形式下的占空比计算成了难点问题。

4、在导航接收机工作环境中常常有多个脉冲干扰信号同时出现，这些信号可能来自同一个系统的多个发射源，也可能来自不同的系统的不同发射源。这些脉冲信号，即使是相同的功率，也会由于其在时间上的不同组合方式而产生不同的信干噪比，对接收机造成不同程度的干扰。

技术实现思路

1、本发明为了解决以上现有技术存在的不足与缺陷的问题，提供了一种卫星导航系统射频集总脉冲干扰评估方法。

2、为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：

3、第一方面，一种卫星导航系统射频集总脉冲干扰评估方法，所述方法包括步骤如下：

4、获取多个集总脉冲信号；

5、根据预设的脉冲屏蔽器门限值对多个集总脉冲信号进行消隐屏蔽处理，得到多个波形缺口的集总脉冲信号；

6、在未对导航接收机所处工作环境中干扰到达时间的统计分布特性进行实际测定的情况下，通过第一等效占空比模型计算超出脉冲屏蔽器门限值的集总脉冲信号的第一等效占空比；

7、当获取的多个集总脉冲信号到达的统计分布特性时，通过第二等效占空比模块计算超出脉冲屏蔽器门限值的集总脉冲信号的第二等效占空比；

8、将第一等效占空比和/或第二等效占空比输入有效信干噪比模型进行信号质量评估计算。

9、优选地，所述集总脉冲信号包括卫星导航信号、干扰信号、热噪声。

10、进一步地，所述消隐屏蔽处理，包括：将超出脉冲屏蔽器门限值的集总脉冲信号消隐置零。

11、优选地，通过第一等效占空比模型计算超出脉冲屏蔽器门限值的集总脉冲信号的第一等效占空比，包括：

12、多个长度不同的小线段，在一段固定长度的总线段z上随机放置，计算多个小线段覆盖总线段z的部分的长度平均值。

13、进一步地，假定集总脉冲信号的重复周期相同，且每个集总脉冲信号被屏蔽的时长相同，则对总屏蔽时段的平均值进行计算；设每个脉冲波的被屏蔽时段长度均为pdc秒，其重复周期为1秒；假定两条线段的起点均匀地分布在坐标轴的0～1的刻度上，求坐标轴0～1上被小线段覆盖的总长度的数学期望。

14、进一步地，根据实际覆盖情况，点(x，y)在f和g处时覆盖长度为2pdc；在d、b、a处时覆盖长度为pdc+|x-y|；在c，e处时覆盖长度为1-|x-y|；

15、又由于考虑覆盖的期望值，且覆盖长度都含有|x-y|，所以此处只计算x＝y线以下的部分，也就是a，b，g，c；

16、也就是

17、e{覆盖长度}＝f(a)×ea(pdc+|x-y|)+

18、+f(b)×eb(pdc+|x-y|)+

19、+f(c)×ec(1-|x-y|)+

20、+f(g)×eg(2pdc)(3)

21、其中：

22、f(a)＝f(c)＝(pdc)2/2/(1/2)＝(pdc)2，

23、f(b)＝pdc(1-pdc)；

24、

25、eg(2pdc)＝2pdc；

26、

27、其中，其中，ea(pdc+|x-y|)、eb(pdc+|x-y|)、ec(1-|x-y|)表示覆盖长度的期望值；

28、得到：

29、e{覆盖长度}＝1-(1-pdc)2(4)

30、在到达时间均匀分布假设下，等效占空比有：

31、

32、其中，j表示第j个脉冲，pdcj是单个脉冲的占空比。

33、进一步地，当获取的多个集总脉冲信号到达的统计分布特性时，通过第二等效占空比模块计算超出脉冲屏蔽器门限值的集总脉冲信号的第二等效占空比，包括：

34、假设某干扰的脉冲周期归一化后为1，对应脉冲宽度为pdc且pdc<1，该脉冲的干扰概率密度函数为f(x)|x∈[0,1)；

35、对某一分布干扰，假设概率分布函数为p，则

36、

37、对于平均分布干扰，有f(x)＝pdc；

38、对于正态分布，设正态分布的中心为μ∈[0,1)，标准差δ，n为整数，则

39、

40、假设总共有k个独立干扰，每个干扰概率密度分布为

41、fk(x)|x∈[0,1),k＝1,2,...k

42、则等效占空比pdcb为

43、进一步地，所述有效信干噪比模型的表达式如下：

44、

45、其中，c是卫星导航信号的功率，n0,eff是由低于脉冲屏蔽器门限值进入ad变换的干扰、噪声信号构成的有效干扰的功率谱密度；pdcb表示超出脉冲屏蔽器门限值的所有脉冲的净集总占空比；n0表示rnss接收机热噪声谱密度；i0,wb表示rnss接收机应用的总宽带等效射频干扰rfi功率谱密度；ri表示相关器后屏蔽门限以下的集总脉冲干扰与接收机热噪声功率密度比。

46、进一步地，相关器后屏蔽门限以下的集总脉冲干扰与接收机热噪声功率密度比，定义为：

47、

48、其中，bw表示相关器前rf/if射频、中频带宽；pi表示在峰值功率低于脉冲屏蔽器门限值的情况下，接收天线上输出的第i个脉冲源的峰值功率；dci表示脉冲屏蔽器门限值下第i个脉冲信号源的占空比；n表示峰值功率水平低于脉冲屏蔽器门限值的脉冲信号源的总数。

49、第二方面，一种计算机程序产品，包括计算机程序或计算机可执行指令，所述计算机程序或计算机可执行指令被处理器执行时，实现所述方法。

50、本发明的有益效果如下：

51、本发明提出了多个集总脉冲信号的等效占空比模型，在实际场景中，在未对导航接收机的工作环境的干扰到达时间的统计特性进行实际测定的情况下，可用第一等效占空比模型进行等效脉冲信号占空比的快速估算。当获得脉冲到达的统计分布特性时，则可以通过第二等效占空比模型获得其等效占空比的估算值，以获得准确的干扰评估结果，提高干扰评估精度。