[发明专利]GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种信号处理技术，特别是涉及一种对窄带干扰的检测及消除方法。

背景技术

美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）系统、中国的北斗系统、欧洲的伽利略（Galileo）系统等。每个GNSS系统都至少包括GNSS卫星和GNSS接收机两部分，GNSS接收机通过接收GNSS卫星信号来确定自身在地球表面的位置。

GNSS卫星信号通常采用扩频通信方式（Spread Spectrum Communication，扩展频谱通信），即用来传输信息的信号带宽远大于所传信息必需的最小带宽。

GNSS接收机在接收GNSS卫星信号时，会受到各种各样的电磁干扰。常见的干扰源包括无线通信系统、电视台、电台、雷达、电离层闪烁、甚至GNSS接收机的内部时钟所产生的谐波也会对GNSS接收机带来干扰。

根据干扰信号的带宽相对于GNSS卫星信号的带宽的大小，可大致将其分为窄带干扰和宽带干扰两种。窄带干扰的一个特例是单频干扰，即正弦或余弦形式的连续波干扰，它的能量集中在单个频率上。其余的窄带干扰可以视作为数量较少的单频干扰的叠加。窄带干扰的频率越接近于GNSS卫星信号的中心频率，它对接收机的影响越严重。窄带干扰会使GNSS接收机捕获到错误的相关峰、跟踪在错误的频率上，使其定位精度降低。

请参阅图1，一种现有的GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法为：

首先，接收机将收到的时域信号通过FFT变换（快速傅里叶变换）转换为频域信号；

其次，在该频域信号中找到窄带干扰信号的频率点，并对这些频率点上的功率予以消除。

请参阅图2，由于GNSS卫星信号采用扩频通信方式，因而其能量被均匀地分布在很宽的频带上，并且功率谱密度极低。而窄带干扰信号的能量则集中地分布在很窄的频带上（可视为数量较少的频率点的集合），并且功率谱密度极高。在频域信号中，接收机只需要找出功率谱密度显著变大的频率点，这就是窄带干扰信号的频率点。然后，接收机将这些频率点的功率置为0或置为与其周边的频率点的功率一致，即可消除窄带干扰。

最后，将频域信号再通过FFT反变换（快速傅里叶反变换）转换为时域信号，进行后续的解扩处理。

这种方法具有如下缺点：

其一，由于需要实时地对GNSS接收机所接收的时域信号进行FFT变换和FFT反变换，技术实现复杂，并且计算量很大。

其二，GNSS接收机所接收的扩频信号经过上述方法处理需要消耗一定的时间，因而实时性较差。

GNSS接收机对于消除干扰后的接收信号，还需依次进行信号捕获和信号跟踪。在进行信号捕获处理时，由于对精度要求较低，通常也采用FFT变换将时域的接收信号和本地再生伪码在时域的相关计算转换为在频域的相乘计算，从而减小捕获时间。而在之后进行的信号跟踪处理时，由于对精度要求较高，通常采用直接对时域信号进行相关计算的方式。

请参阅图6，这是图1所示的现有的GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法之后紧跟着进行信号捕获和信号跟踪的流程图。其先对消除窄带干扰之后的频域信号进行信号捕获处理，再对消除窄带干扰之后的时域信号进行信号跟踪处理。

请参阅图3，另一种现有的GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法为：在已知窄带干扰的频率点时，设置一个或多个陷波器（带阻滤波器），将这些频率点的信号滤除掉。但是这种方法需要预先知道窄带干扰的频率点，这是一个难题；并且无法应对突然进入的窄带干扰信号。为此又有一种改进，即采用自适应陷波器（自适应滤波器）。这种改进方法不需要预先知道窄带干扰的频率点，但是技术实现的复杂度高、计算量大，并且需要一定的稳定时间。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法，使得技术实现较简单、计算量较小。

为解决上述技术问题，本申请GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法为：

首先，接收机将收到的时域信号通过FFT变换转换为频域信号；

其次，在该频域信号中找到窄带干扰信号的频率点，并将这些频率点设置为陷波器的阻断频率；

最后，接收机将收到的时域信号再通过所述陷波器以滤除窄带干扰信号。

本申请GNSS接收机检测并消除窄带干扰的方法具有如下优点：

其一，采用了频谱分析与陷波器相结合的方法，频谱分析可以应对突然进入的窄带干扰信号，这便提高了检测和消除窄带干扰信号的灵活性；而陷波器相对于FFT反变换的计算而言极大地提高了处理速度，也就提高了检测和消除窄带干扰信号的实时性。