卫星授时信号干扰抑制技术研究

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本文介绍了北斗卫星导航系统的基本情况,针对北斗卫星导航系统授时信号的特点,分析常见的干扰信号类型与特点,重点针对窄带和宽带干扰信号进行特性分析,并提出有效的干扰抑制技术,为开展具有抗干扰功能北斗授时接收机的研制,提供明确的技术路线。
引言:北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。北斗系统的独立自主,对于我们国家来说具有重要的战略意义。高精度授时作为北斗导航系统的重要功能,已经应用于军队各类武器装备时间同步、国家电网时间同步等国防和国民经济重要行业,一旦授时接收机遭到干扰,甚至出现欺骗性干扰,使得接收机时间出现错误和不同步情况,这将带来严重的、不可估量的后果。
然而,北斗卫星导航授时信号由于其特性,在射频信道的传输过程中,很容易受到各种干扰的影响,通常干扰可以分为以下4个类型:
1)跨信道干扰,即其他系统发射的相近频段的信号所引起,通常指同频信号的干扰;
2)附近其他电子设备电磁波形成的宽带和窄带干扰,包括强电磁环境下各种窄带和宽带干扰;
3)传输环境与接收系统引入的宽带准高斯噪声,主要包括电离层对流层干扰、多径干扰以及接收机噪声等;
4)人为恶意设置的干扰信号,又可分为压制性干扰和欺骗性干扰。
从干扰的本质来说,北斗授时信号的干扰可以划分为窄带和宽带干扰,对于鉴定宽带干扰和窄带干扰的界限,并没
有非常严格的准则,通常情况下,将带宽覆盖了整个有用信号的频谱范围的干扰称为宽带干扰;而将带宽仅占用了有用信号带宽的 1/100 到 10/100 的干扰称为窄带干扰。具体来讲,窄带干扰还可以具体分为以下几类:单频干扰(连续波干扰)、多频干扰、部分频带干扰(一般称为窄带干扰)。宽带干扰可以分为:宽带噪声干扰、脉冲干扰、宽带调制干扰(调频等)、其他宽带均匀频谱干扰等。
1  北斗卫星导航系统基本情况
北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。按照三步走的发展战略,采取先实验,后区域,再全球的发展思路分布实施,在技术上采取了先有源,再无源的发展思路,形成了突出区域,面向全球的富有中国特的北发展道路。
北斗一号系统,2003年建成投入使用,由3颗GEO卫星(地球同步静止轨道卫星)、地面运控系统和应用终端组成,采用三球交会的有源定位体制,可为我国及部分周边地区提供快速定位、精密授时、位置报告以及短报文通信服务。北斗一号系统满足了我国国防和经济建设对卫星导航的急需,有效摆脱了我军依赖GPS的被动局面,奠定了中国卫星导航事业的发展基石,为北斗系统长远建设赢得了宝贵的发展机遇。
十字滑台北斗二号系统是2004年立项建设,2012年12月27号完成建设并开通运行,与北斗一号相比,北斗二号的定位精度、可靠性、抗干扰能力方面进一步得到了提升,服务范围覆盖了我国战略利益的重点区域,可满足我国经济和国防建设在相当长一段时间内的需要。
北斗全球系统服务范围将由区域拓展到全球,星座由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方
式,即开放服务和授权服务。开放服务是为全球用户免费提供定位、测速和授时服务,定位精度在重点地区可以达到2.5米~5米量级,在全球可以达到10米左右或更高一些的精度。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。目前,北斗全球系统于2018年底正式开通,覆盖一带一路沿线国家,2020年将形成全球服务能力,建成世界一流的全球卫星导航系统。
2  窄带干扰及抑制技术
窄带干扰是指所占频带远小于扩频信号带宽的干扰信号,这里干扰取 10%的信号带宽,是空间环境中最常见的干扰类型。窄带干扰的产生有不同方法,它可以等效为几个单频干扰的叠加,也可以采用自回归窄带干扰,即相当于一个高斯白噪声经过全极点滤波器来产生。另外,窄带干扰也可以采用窄带数字调制干扰,即将窄带信号可以看成是一个通过一个窄带滤波器的调制信号。对于数字调制的窄带干扰,可以采用正弦波调制的窄带信号。设原信号为二进制不归零比特流,即:
则此时调制信号的频谱为:
窄带干扰抑制技术主要包括时域技术和频域技术两类。其中时域滤波抗干扰技术最早可以追溯到上个
世纪70年代,在线性预测滤波技术方面取得了许多成果。到了80年代末,研究方向从线性估计滤波器拓展到非线性估计滤波器中去。最早的频域干扰抑制技术同样可以追溯到上世纪80年代左右。随着信号处理技术以及集成电路器件水平的提高,特别是快速傅立叶变换(FFT)算法的发展,频域处理技术也取得了许多成果。
时域滤波的核心思想是利用信号在时域上的先关性进行滤除,该算法能够对宽频干扰信号进行滤除,这是频域滤波所无法实现的功能。从时域滤波的原理中可以看出,其进行滤除的信号需要与其本身相关性能较差,因此在进行时域滤波时,需要对信号的时间维特性具有较全面的了解。 时域滤波器其实也是一种滤波器,因此其构架可以通过延迟单元,滤波系数,乘法器以及加法器搭建而成,该滤波器的性能由相应的延迟单元深度以及滤波系数决定。当输入信号不同时,具有自适应功能的时域滤波器能够自动调节系数,以保证该滤波器与有效信号相关。
频域干扰抑制技术是一种开环自适应处理,能够对信号带宽以外的干扰进行频域上的滤除。该算法理念的核心是通过他们在干扰信号方向的波束形成和归零,过滤干扰信号的频率,优势是适合抑制快速变化的动态干扰,收敛速度快,同时成熟的变换算法带来的简便的运算,非常适合工程实现,但同样因为是开环算法,对门限的估计和谱线的处理还没有一个最佳准则,容易造成抗干扰性能的下降和有用信号的损失,需要在工程实现时进行适当处理。频域滤波技术主要分为两步,第一步是确定在哪个频点产生了干扰,第二步是该滤波器能够自适应的在该频点处生成零陷点。当存在多个不同频率的干
扰源时,此时抗干扰设备需要具有形成多个自适应陷波点的能力。
卫星授时信号干扰抑制技术研究渗透印章
国网浙江省电力有限公司丽水供电公司  黄  慧国网思极神往位置服务(北京)有限公司  马中刚  刘  伟  王浩然
张丽丽  李  波
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3  宽带干扰及抑制技术
宽带干扰抑制技术一般指的是基于空域处理的干扰抑制技术。传统的时域、频域方法是基于单天线的
处理方法,只能利用接收信号本身的时域、频域特性,对窄带干扰进行甄别和分离,对宽带干扰却无能为力。而空域干扰抑制技术的本质利用干扰和信号对接收天线的入射角度的不同,即利用它们在空间上的特征差别,来对干扰和信号进行区分,通过阵列天线不同阵元的加权矢量输出来对干扰进行抑制,其对干扰本身的类型没有限定,即对窄带、宽带干扰同样适用。相对于前面的时域、频域干扰抑制技术,空域干扰抑制技术是一种适用性更广泛的干扰抑制技术。
空域滤波是指通过某种特定的手段,使得地面接收机只产生导航卫星所在位置的波束指向或者导航接收机能够对干扰源所处位置进行识别,并控制其天线波束,使得天线阵在该方向无法接受信号。目前常用的空域滤波手段包括自适应调零天线和可控波束天线。
自适应调零天线:自适应调零的空域滤波的核心是天线阵,通过天线阵列使得系统对整个空间某个特定的方向形成零陷。其核心包括两部分,一是天线阵列,二是相应算法。在天线部分,天线阵的构型直接决定了输入信号的有效性,既要保证其输入信号具有相关性,又要保证输入信号不会具有重复和冗余信号,因此对于接收机而言,有效而高效的天线阵摆放原则直接关系到后续算法的有效性和可实行性。自适应调零算法的有效性直接关系着抗干扰性能的优劣,一般而言导航信号到达接收机时,其功率很小,而噪声干
扰信号的功率较强,通过功率倒置算法,即对功率越大的信号进行幅度较大的压制,而对于功率较小的信号,则几乎不进行压制。此时,天线阵在特定方向形成零陷波束。
可控制波束天线:该空域滤波算法是通过调整地面接收机的天线状态,将波束完全对准卫星位置,这就需要该接收机能够对当前导航卫星的位置进行跟踪,当然,如果接收机已经完全跟踪到了所需信号,则在该卫星所播发的导航电文中将包含所需信息。此时用户接收机的波束将直接指向卫星,从而呈现细长状。对于可控制波束天线而言,由于其天线增益直接对准卫星,则受到信号的信噪比将比其他全波束天线高很多,对其他干扰甚至于其他噪声都能够较好的滤除。由于可控波束天线的成本特别昂贵,所以目前实际应用较少。
4  小结
随着北斗卫星导航系统的逐步成熟,国防和国民经济重要领域均大范围应用北斗授时功能,北斗授时接收机在存在干扰环境下,利用算法实现抗干扰,并继续保持稳定、准确可靠的标准时间输出,具有非常重要的经济价值、军事价值以及战略价值。扑克牌纸
本文分析了北斗授时信号的常见干扰手段以及基本特性,对窄带和宽带干扰两种典型干扰信号进行展开分析与研究。针对窄带干扰特性,提出时域技术和频域技术两种有效的抑制方式,针对宽带干扰,提出空域滤波技术,采用自适应调零天线和可控制波束天线技术进行抑制。对研制具有抗干扰、防欺骗能力的北斗授时接收机,均具有重要的指导意义和使用价值。
本文介绍了雷达风冷单元故障检测系统。该系统基于PLC 技术开发,运用了Step7-200程序软件进行
沉砂池进一步编程,把PLC 控制器与平板电脑及警铃进行连接,能对雷达风冷单元各设备的运行状态进行实时监控,大大提高了雷达风冷单元故障检测效率。
1  概述
为确保雷达整机正常工作,一般使用冷却系统对其发热器件进行冷却,冷却系统通常采用了油冷、水冷和风冷等,其中风冷单元所含设备型号多、分布广,但故障率较高,且检测点少,对雷达的发射、接收、信号处理等分系统的影响较大,轻者会使相关板件工作不稳定,重者会导致相关板件故障,影响整机性能发挥。针对这一实际情况,通过研制《雷达风冷单元故障检测系统》,把各风冷设备工作状态正常与否的信息采集出来,利用PLC 技术在平板电脑上进行显示,并使用警铃及时提醒,利于及时检修和维护。
本项目的成果形式主要是基于PLC 技术的雷达风冷单元故障检测系统硬件设备一套,能对雷达风冷单元各设备的运行状态进行实时监控,以利于快速确定故障部位,降低由风冷单元引起的故障影响。本项目以实物形式展示最终成果,包括配套的使用、维护、技术手册及其他相关资料等。该系
雷达风冷单元故障检测系统的设计
93897部队  曹江田  赵  峰
李文吉
统应具有以下特性:plc数据采集
(1)运行安全可靠;(2)设备体积小,使用便捷;(3)设备通用性强,易于在其他型号雷达进行推广。
鼠标垫制作2  设计意义
雷达在军事和民用两方面都有着广泛的应用。在民用方面,有气象探测、空中交通管制、遥感、测速等,为我们的生产生活提供了极大的便利。在军事领域雷达更是发挥了至关重要的作用,为情报信息的获取提供了有力支撑,是部队的千里眼,在军事上的作用主要有引导、制导、监视等。然而各种雷达强大性能的实现,有赖于全机风冷系统单元的可靠工作。
雷达风冷单元分布于设备的各个分机,且大部分设备位于机柜内,在日常值班过程中目视检查极其不便。在日常的装备保障过程中,我们发现随着

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