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北斗信号多阵元天线抗干扰接收处理技术

【技术开发单位】中国航天科技集团五院航天恒星空间技术应用有限公司

  【技术简介】我公司承担了海军舰载抗干扰型用户机研制任务。该产品主要以舰船为平台,利用北斗系统实现我军舰船的导航、定位、通信等功能,并针对作战、训练时的特点通过上述功能来完成舰船的位置报告、短语通信等作业,可适应海军兵种联合作战中部队战时编组、灵活配置等要求。设备要满足海军作战、训练时的科学性、实时性和可靠性要求。
  该项目要求具备抗功率压制性干扰、窄带干扰、宽带干扰及欺骗性干扰,具备北斗二代终端的基备功能。
  针对用户要求,结合公司历年来的技术储备,提出了特定解决方案:采用硬件与软件相结合、射频与基带相结合的复合式处理方式。采用多阵元天线,在射频段通过硬件与软件结合的空时联合二维滤波无约束功率对消算法对功率压制性干扰、窄带干扰、宽带干扰进行实时抵消处理;在基带信号处理方面采用纯软件的码片延时技术提高抗欺骗性干扰能力。
  功率压制性干扰处理方法:采用MUSIC功率谱估计算法,结合合适的天线阵元间隔选择,最大限度地消除压制性干扰。
  窄带抗干扰处理方法:在时域采用自适应FIR滤波器的LMS算法、RLS算法、自适应IIR滤波器/自适应格型滤波器等算法,在频域采用重叠加窗FFT算法,时域和频域相结合以达到对窄带干扰的最优化处理。
  宽带抗干扰处理方法:采用多阵元(四阵元)天线,以空时联合二维滤波无约束功率对消算法达到对宽带干扰的最优化处理,采用高速FPGA实现实时处理。
  抗欺骗性干扰方法:在基带信号处理方面采用纯软件的码片延时技术提高抗欺骗性干扰能力
  主要模块:
  多路射频处理模块:主要完成B2频点天线阵列各四路射频信号的下变频处理,同时将抗干扰处理后的中频信号进行上变频,变频到B2频点进行输出,分别综合成各信号处理流程所需的频率和时钟信号,并向外提供62MHz供后端抗干扰处理模块使用。多路射频处理模块还完成L1频点天线接收信号滤波、放大处理。
  抗干扰处理模块:完成对B2频点信号空域滤波的抗干扰处理,并将抗干扰后的信号分别还原到中频频点,由基带板完成信号信息处理。主要分三个部分:第一部分是输入单元,基于A/D转换器,将模拟输入信号转换成数字信号,完成中频采样数字化;第二部分是信号处理单元,实现中频数字信号的正交下变频、数据率抽取、低通滤波,完成空域自适应抗干扰处理,并将处理结果进行数字上变频处理;第三部分是输出单元,基于数字上变频、D/A转换器,将数字中频信号转换成模拟中频信号,从抗干扰处理模块输出给基带板。

  【技术特点】北斗二代抗干扰型用户机是我公司二代典型应用的重点项目,该产品除具备BD2用户机的基本功能外,其最主要的特点是具备较强的抗干扰能力,能够在阻塞式和瞄准式干扰条件下,实现高精度、连续导航定位和测速,具有较强的战时使用价值。
  通过前期多轮比测,产品稳定可靠,目前已经完成湖上试验与海上试验,计划今年底定型并小批量装备部队。
  本技术采用了硬件与软件相结合、射频与基带相结合的复合式处理方式。采用多阵元天线,在射频段通过硬件与软件结合的空时联合二维滤波无约束功率对消算法对干扰进行实时抵消处理,具有抗干扰种类全、抗干扰性能高、方向性好等特点;在基带信号处理方面采用纯软件的码片延时技术提高抗欺骗性干扰能力。由于系统比较复杂,体积和功耗较大,适用于船舶及大型车辆等载体。

  【技术指标】
  接收信号:
  接收频率:1268.52MHz
  调制方式:UQPSK
  极化方式:右旋圆极化
  天线波束:方位0°~360°,仰角5°~90°
  接收灵敏度:
  ≤-133dBm(单支路,误码率1×10-6)
  接收信号功率范围:
-133dBm~-110dBm
  伪距测量精度(1σ):
  ≤0.3m(10.23MHz码速率,单支路信号功率-133dBm)
  守时时间不确定度:
≤±0.3s(1个月未开机)
  定时精度: ≤1us
  首次定位时间:
  温启动:
≤120s
  热启动:≤15s
  定位精度(95%):水平≤ 2m,高程≤ 2m
  测速精度(2
σ):0.2m/s
  定位测速更新率:1Hz(与BDT整秒时刻同步)
  跟踪通道数:不少于8个
  坐标及时间基准:
  坐标基准:CGS2000坐标系
  时间基准:北斗时间系统(BDT)
  用户动态性能:速度:300m/s,加速度:4g

  【技术水平】国内领先

  【可应用领域和范围】本技术可应用于远、近海及内河航运船舶的定位导航,也可用于铁路、公路车辆定位导航。

  【技术状态】小批量生产阶段

  【合作方式】技术服务、产品销售

  【投入需求】200万元

  【转化周期】4~6个月

  【预期效益】通过把军用船舶抗干扰北斗技术处理技术转化到远、近海及内河航运船舶的定位导航,也可用于铁路、公路车辆定位导航,能够提升北斗系统在此类有较高抗干扰应用需求的行业实用性。
  从海洋应用行业看,溢油监测、渔业、游艇、内河航运、智能浮标等领域均有很广阔的应用市场,且正在迅猛发展,有很大的发展空间,并且与其他北斗应用终端相比,属于行业高端应用具有较高的技术含量和利润空间。

  【联系方式】聂浩之 
029-81881712/13363963606