一种卫星信号接收机板卡和接收方法与流程

1.本发明涉及卫星导航领域，具体涉及一种卫星信号接收机板卡和接收方法。


背景技术：

2.北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航(定位、测速、授时)、全球短报文通信、国际搜救服务。北斗三号相比于北斗二号，不仅卫星组网从区域走向全球，而且在载荷，星间链路，激光通信等方面也有进步。与此同时电磁环境也愈加复杂，为保证军事领域中对复杂环境的适应能力与生存能力，对抗干扰的功能和性能提出了更高的要求。传统的抗干扰接收机以北斗二号为基准进行设计，无法完全匹配北斗三号系统。射频前端链路动态范围限制了抗干扰性能的提升，因此如何提高板卡的抗干扰能力是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施方式提供了一种卫星信号接收机板卡和接收方法，从而提高了接收机板卡的抗干扰能力，达到了接收北斗三号信号的要求。
4.根据第一方面，本发明提供了一种卫星信号接收机板卡，所述板卡包括：rdss射频模块、抗干扰模块，其中：所述rdss射频模块用于接收外部rdss信号，以通过所述rdss射频模块中的rdss高线性度射频芯片将所述rdss信号转换为中频模拟信号发送给所述抗干扰模块；所述抗干扰模块的输入端与所述rdss射频模块的输出端连接，所述抗干扰模块用于将所述中频模拟信号转换为中频数字信号，对所述中频数字信号进行干扰消除和功率检测，并根据功率检测的结果反馈增益变化量至所述rdss高线性度射频芯片，以使所述rdss高线性度射频芯片调整所述中频模拟信号的放大程度。
5.可选地，所述rdss射频模块包括：rdss多阵元天线、低噪声放大器、限幅器、滤波器、rdss高线性度射频芯片和射频模拟输出接口，其中：所述rdss多阵元天线用于接收所述外部rdss信号；所述低噪声放大器的输入端与所述rdss多阵元天线的输出端连接，所述低噪声放大器用于对所述外部rdss信号进行放大处理；所述限幅器的输入端与所述低噪声放大器的输出端连接，所述限幅器用于整形所述外部rdss信号；所述滤波器的输入端与所述限幅器的输出端连接，所述滤波器用于对整形后的所述外部rdss信号进行滤波；所述rdss高线性度射频芯片的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述rdss高线性度射频芯片用于将滤波后的所述外部rdss信号转换为中频模拟信号，并将所述中频模拟信号通过芯片内部的数控衰减器放大后发送至所述抗干扰模块，所述数控衰减器用于根据所述抗干扰模块反馈的所述增益变化量调整所述中频模拟信号的放大程度；所述射频模拟输出接口与所述抗干扰模块的模拟输出端连接，所述射频模拟输出接口用于对接其他外部接收机。
6.可选地，所述抗干扰模块包括模数转换器、抗干扰芯片和数模转换器，其中：所述模数转换器的输入端与所述rdss高线性度射频芯片的输出端连接，所述模数转换器用于将接收的所述中频模拟信号转换为中频数字信号；所述抗干扰芯片的输入端与所述模数转换
器的输出端连接，所述抗干扰芯片用于检测所述中频数字信号的信号功率，并根据所述信号功率的大小反馈增益变化量至所述数控衰减器，所述抗干扰芯片还用于对所述中频数字信号进行干扰消除以输出用于定位或导航的目标数字信号；所述数模转换器的输入端与所述抗干扰芯片的输出端连接，所述数模转换器用于将所述目标数字信号转换为目标模拟信号，并将所述目标模拟信号发送至所述rdss射频模块，以使所述rdss射频模块通过所述射频模拟输出接口将所述目标模拟信号发送至其他外部接收机。
7.可选地，所述抗干扰芯片还用于根据所述中频数字信号校正所述板卡中信号通道的频率相位；所述抗干扰芯片还用于确定干扰信号的方向、大小和个数。
8.可选地，所述板卡还包括rnss射频模块和第二抗干扰模块，所述rnss射频模块的输出端与所述第二抗干扰模块的输入端连接，所述rnss射频模块包括：rnss多阵元天线，用于接收外部rnss信号；第二低噪声放大器，所述第二低噪声放大器的输入端与所述rnss多阵元天线的输出端连接，所述第二低噪声放大器用于对所述外部rnss信号进行放大；第二限幅器，所述第二限幅器的输入端与所述第二低噪声放大器的输出端连接，所述第二限幅器用于整形所述外部rnss信号；第二滤波器，所述第二滤波器的输入端与所述第二限幅器的输出端连接，所述第二滤波器用于对整形后的所述外部rnss信号进行滤波；rnss高线性度射频芯片，所述rnss高线性度射频芯片的输入端与所述第二滤波器的输出端连接，所述rnss高线性度射频芯片用于将滤波后的所述外部rnss信号转换为第二中频模拟信号，并将所述第二中频模拟信号通过芯片内部的第二数控衰减器放大后发送至所述第二抗干扰模块，所述第二数控衰减器用于根据所述第二抗干扰模块反馈的增益变化量调整所述第二中频模拟信号的放大程度；第二射频模拟输出接口，所述第二射频模拟输出接口与所述第二抗干扰模块的模拟输出端连接，所述第二射频模拟输出接口用于对接其他外部接收机。
9.可选地，所述第二抗干扰模块包括：第二模数转换器，所述第二模数转换器的输入端与所述rnss高线性度射频芯片的输出端连接，所述第二模数转换器用于将接收的所述第二中频模拟信号转换为第二中频数字信号；第二抗干扰芯片，所述第二抗干扰芯片的输入端与所述第二模数转换器的输出端连接，所述第二抗干扰芯片用于检测所述第二中频数字信号的第二信号功率，并根据所述第二信号功率的大小反馈增益变化量至所述第二数控衰减器，所述第二抗干扰芯片还用于对所述第二中频数字信号进行干扰消除以输出用于定位或导航的第二目标数字信号；第二数模转换器，所述第二数模转换器的输入端与所述第二抗干扰芯片的输出端连接，所述第二数模转换器用于将所述第二目标数字信号转换为第二目标模拟信号，并将所述第二目标模拟信号发送至所述rnss射频模块，以使所述rnss射频模块通过所述第二射频模拟输出接口将所述第二目标模拟信号发送至其他外部接收机。
10.根据第二方面，本发明提供了一种卫星信号接收机接收方法，应用于第一方面任意一项可选实施方式的所述板卡中，针对接收的电磁信号，所述电磁信号为rdss信号或rnss信号，所述方法包括：通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收所述外部电磁信号，并将所述外部电磁信号进行放大、整形和滤波处理得到第二电磁信号；通过所述射频模块将所述第二电磁信号送至对应的抗干扰模块，并利用所述抗干扰模块中的模数转换器对所述第二电磁信号进行转换得到第二数字信号；通过所述抗干扰模块中的抗干扰芯片实时检测接收第二数字信号过程中的信号功率，并根据信号功率大小反馈增益变化量给所述射频模块中高线性度射频芯片，以使所述高线性度射频芯片根据所述增益变化量调节所
述第二电磁信号的功率大小；通过所述抗干扰芯片对所述第二数字信号进行干扰消除，并将干扰消除后得到的目标数字信号发送至基带模块，以使基带模块对所述目标数字信号进行分析获取定位和/或导航结果。
11.可选地，在通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收所述外部电磁信号，并将所述外部电磁信号进行放大、整形和滤波处理得到第二电磁信号之前，所述方法还包括：通过所述外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收外部电磁信号，并将所述电磁信号发送至对应的抗干扰模块，以通过所述抗干扰模块中的抗干扰芯片将各个信号通道的频率相位调整一致。
12.可选地，所述方法还包括：通过抗干扰芯片中预置的music算法对所述第二数字信号的协方差矩阵进行特征分解，以获取干扰子空间和噪声子空间；根据所述干扰子空间和噪声子空间内积运算结果获取所述第二数字信号中的干扰个数、干扰功率以及干扰方向。
13.可选地，所述方法还包括：通过所述抗干扰模块中的数模转换器将所述目标数字信号转换为目标模拟信号；将所述目标模拟信号发送至所述射频模块中的射频模拟输出接口，以通过所述射频模拟输出接口将所述目标模拟信号转发至其他外部接收机。
14.本发明技术方案，具有如下优点：
15.本发明实施例提供的一种卫星信号接收机板卡和接收方法。该板卡具体包括：通过内置高线性度射频芯片的rdss射频模块接收外部信号，同时配合抗干扰模块根据信号功率检测结果的大小反馈的增益变化量，使得射频部分可处理更大的接收信号功率，实时调节接收信号的功率大小，使接收信号功率通过调节至可处理范围，以在接收无干扰卫星小信号时，调大增益，使卫星信号功率变大，噪声变化不大，保持低噪声特性；在输入大干扰信号时，调小增益，使得干扰信号在射频芯片线性动态范围上限内，保持线性不失真输出。从而扩展了射频前端对大功率信号处理范围，提高了抗干扰门限，提升了接收机板卡的抗干扰性能。
16.此外在抗干扰模块的抗干扰芯片中植入基于music算法的干扰感知算法，准确获取干扰信号的个数、方向和大小。在射频模块中添加射频模拟输出接口，方便将干扰处理后的射频信号转发给其他外部接收机，使得一些旧型号接收机在不经过改动的情况下也能够对接北斗三号系统。同时接收机板卡还包括支持rnss业务的射频模块和抗干扰模块，使得接收板卡同时能够对rdss和rnss两种业务信号进行分析和处理，提高了接收机板卡的实用性和不同场景的适应能力。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
18.图1为本发明实施例的一种卫星信号接收机板卡的结构示意图；
19.图2为本发明实施例的rdss射频模块的结构示意图；
20.图3为本发明实施例的抗干扰模块的结构示意图；
21.图4为本发明实施例中确定干扰信号的方向、大小和个数的步骤示意图；
22.图5为本发明实施例中基于music算法的进行干扰感知的流程示意图；
23.图6为本发明实施例的一种卫星信号接收机接收方法的步骤示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
25.下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.请参阅图1，本发明实施例提供的一种卫星信号接收机板卡，具体包括rdss射频模块101、抗干扰模块102，此外，还包括基带模块103、处理器901和存储器902。
27.其中，rdss射频模块101用于接收外部rdss信号，以通过rdss射频模块中的rdss高线性度射频芯片104将rdss信号转换为中频模拟信号发送给抗干扰模块102。
28.抗干扰模块102输入端与rdss射频模块101输出端连接，抗干扰模块102用于将中频模拟信号转换为中频数字信号，并对中频数字信号进行干扰消除和功率检测，以根据功率检测的结果反馈增益变化量至rdss高线性度射频芯片104；
29.基带模块103输入端与抗干扰模块102的数字输出端连接，基带模块103用于对干扰消除后得到的目标数字信号进行分析，以获取定位和/或导航结果。
30.处理器901可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。处理器分别与rdss射频模块、抗干扰模块、基带模块和存储器通信连接(本实施例中基于总线进行通信)，用于协调各模块之间的工作以执行接收操作的计算机指令。
31.存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现接收信号的接收方法。
32.具体地，卫星无线电定位系统(radio determination satel-lite system，rdss)指由中心地球站发信号，通过卫星与移动目标(海上、陆地、空中移动体)之间的无线电波传播时间，可测定移动目标的坐标(位置)、运动速度和方向等参数，并向移动目标传送简短信息的系统，简称rdss系统。本发明实施例提供的rdss射频模块101通过内置的rdss高线性度射频芯片104和rdss多阵元天线支持rdss信号的接收，在本发明实施例中，选用高线线性度射频芯片，是信号能够准确可靠进行调节的前提，与现有技术相比，其能够处理的信号范围更广，其输出的信号与接收信号拟合度更高，减少信号的变形。线性度的计算方法为δ＝δymax/y*100％，其中δymax是传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差，y是满量程输出，线性度是测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系(线性关
系)的一种度量。在雷达技术领域，rdss高线性度芯片通常是指线性度在60％以上的射频芯片。
33.通过配合抗干扰模块102的增益变化量反馈信号，实时调节接收信号的功率大小，使接收信号功率通过调节至可处理范围，使得射频部分可处理更大的接收信号功率，提高了接收机抗干扰门限。通过抗干扰模块102中的抗干扰芯片112对转变为数字信号的接收信号的功率进行检测，并通过功率检测的大小通过预设在芯片内的增益控制算法判断信号类别进而反馈增益变化量给高线性度射频芯片对信号进行自适应调节：从而在接收无干扰卫星小信号时，调大增益，使卫星信号功率变大，噪声变化不大，保持低噪声特性；在输入大干扰信号时，调小增益，使得干扰信号在射频芯片线性动态范围上限内，保持线性不失真输出。继而，通过rdss高线性度射频芯片与抗干扰模块的配合工作，实现低噪声接收大范围的电磁信号，大幅度提高接收机板卡的抗干扰能力。然后，抗干扰芯片112对接收的外部rdss电磁信号进行干扰消除，具体消除方法为芯片现有技术，本发明不再赘述。在信号接收并且干扰消除完成后，将得到的目标数字信号发送至基带模块103，以通过分析信号的相位幅度信息来实现目标的定位和/或导航功能。继而基带模块103可以将分析结果发送至相关的显示屏幕上，对定位导航信息进行显示。基带模块103对信号的分析过程为现有技术，本发明不再赘述。
34.具体地，在一实施例中，如图2所示，上述rdss射频模块具体包括：rdss多阵元天线105、低噪声放大器106、限幅器107、滤波器108、rdss高线性度射频芯片104和射频模拟输出接口109，其中：
35.rdss多阵元天线105用于接收外部rdss信号。
36.低噪声放大器106输入端与rdss多阵元天线105输出端连接，低噪声放大器106用于对rdss信号进行放大。具体地，低噪声放大器(low-noise amplifier)是一类特殊的电子放大器，主要用于通讯系统中将接收自天线的信号放大，以便于后级的电子设备处理。由于来自天线的信号一般都非常微弱，将低噪音放大器置于靠近天线的部位，以减小信号通过传输线的损耗。
37.限幅器107输入端与低噪声放大器106输出端连接，限幅器107用于整形放大后的rdss信号。具体地，通过限幅器把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平(称作限幅电平)，且再不随输入电压变化，实现信号的整形。
38.滤波器108输入端与限幅器107输出端连接，滤波器108用于对整形后的rdss信号进行滤波，从而降低信号中的干扰频率。
39.rdss高线性度射频芯片104输入端与滤波器108输出端连接，rdss高线性度射频芯片104用于将滤波后的rdss信号转换为中频模拟信号，并将中频模拟信号通过芯片内部数控衰减器110放大后发送至抗干扰模块102，数控衰减器110用于根据抗干扰模块反馈的增益变化量调整中频模拟信号的放大程度。具体地，rdss高线性度射频芯片内部包括混频器和数控衰减器110，通过混频器对滤波后的信号进行下变频，得到去掉高频载波的中频模拟信号，然后通过数控衰减器110对中频模拟信号进行功率放大，并发送至抗干扰模块102，在本实施例中，数控衰减器的输出端、rdss高线性度射频芯片104的输出端和rdss射频模块101输出端为同一端。
40.射频模拟输出接口109与抗干扰模块102的模拟输出端连接，射频模拟输出接口109用于对接其他外部接收机。具体地，本发明提供的接收机板卡，添加了对外射频模拟输出接口109，将干扰消除后的目标模拟信号发送至外部其他旧版本的接收机，从而在旧版本接收机不加改动的情况下实现与北斗三号系统的对接，本实施例提供的接收机板卡通过射频模拟输出接口109添加了中介转发信号的功能，从而降低了设备成本的损耗。
41.具体地，在一实施例中，如图3所示，上述抗干扰模块102具体包括模数转换器111、抗干扰芯片112和数模转换器113。
42.模数转换器111输入端与rdss高线性度射频芯片104输出端连接，模数转换器111用于将接收的中频模拟信号转换为中频数字信号。具体地，抗干扰芯片和基带处理模块是针对数字信号进行工作的仪器设备，因此对于rdss高线性度射频芯片104输出的中频模拟信号需要先经过模数转换器111转换为中频数字信号，才能继续在抗干扰芯片112中进行处理。
43.抗干扰芯片112输入端与模数转换器111输出端连接，抗干扰芯片112输出端与基带模块103输入端连接，抗干扰芯片112用于检测中频数字信号的信号功率，并根据信号功率的大小反馈增益变化量至数控衰减器110，抗干扰芯片112还用于对中频数字信号进行干扰消除以得到目标数字信号。具体地，抗干扰芯片为现有技术，采用常规的北斗抗干扰芯片即可，具体型号在此不再一一举例。通过抗干扰芯片对信号功率进行检测和干扰消除，并将干扰消除后得到目标数字信号送入基带模块103进行处理。抗干扰芯片112内的信号功率检测和干扰消除功能为现有技术，工作原理不再赘述。此外，通过将预设的增益调控算法(本实施例可采用常用的自动增益控制算法)烧入抗干扰芯片中，从而实现接收无干扰卫星小信号时，控制rdss高线性度射频芯片104中的数控衰减器110调大增益，使卫星信号功率变大，噪声变化不大，保持低噪声特性；在输入大干扰信号时，控制rdss高线性度射频芯片104中的数控衰减器110调小增益，使得干扰信号在射频芯片线性动态范围上限内，保持线性不失真输出。即通过预设的增益调控算法与rdss高线性度射频芯片104中的高线性度混频器、高线性度数控衰减器110的互相配合，保证大功率信号能够进入处理范围，提高了接收机的抗干扰性能。
44.数模转换器113输入端与抗干扰芯片112输出端连接，数模转换器113用于将目标数字信号转换为目标模拟信号，并将目标模拟信号发送至rdss射频模块，以使rdss射频模块通过射频模拟输出接口109将目标模拟信号发送至其他外部接收机。降低成本损耗，提高本实施例提供的板卡的多应用场景适应能力。
45.具体地，在一实施例中，上述抗干扰芯片112还用于根据中频数字信号校正板卡中信号通道的频率相位；抗干扰芯片112还用于确定干扰信号的方向、大小和个数。多阵元接收天线所接收的信号在多信号通道内传输，若通道的频率相位不一致，则针对同一电磁信号接收到的最终结果幅度相位不一致，从而无法准确的对信号进行分析得到准确地目标位置信息。传统接收机板卡并未对多阵元天线通道进行校正。在本发明实施例中，校正板卡中信号通道的频率相位基于无线测量的方法实现，通过集成在抗干扰芯片112中的校正算法实现通道频率相位的校正，保证波束指向的精度和增益不受外界条件变化影响，并减小运算量，最终保证抗干扰实现时间更短，性能更加稳定。具体校正方法包括如下步骤：
46.步骤s1：在天线法向输入一功率大小合适的点频信号，在模数转换器111输出端同
时采集中频数字信号，使用傅里叶变换将其变换至频域得到多通道频域信号；
47.步骤s2：寻找多通道频域信号中各通道频谱的最大点，最大点的幅度与相位即代表了该通道当前的幅度与相位；
48.步骤s3：选择其中一路作为参考通道，并将其他每个通道的最大频谱点对应的复数与参考通道进行比较，进而将其他通道的幅度和相位与参考通道的幅度相位进行统一。
49.具体地，通过上述步骤那么即可实现将每个通道的幅度与相位都与参考通道一致，即实现校正。为保证校正的精度，在进行校正操作时将fft后的数据变换为double类型数据，高精度处理。基于无线测量的通道校正方法与直接插入射频芯片校正信号的有线测量校正方法相比，考虑了多阵元天线的接收过程，使得校正结果更加准确。
50.通过集成在抗干扰芯片112中的干扰感知算法，使得通过抗干扰芯片112可以确定干扰信号的方向、大小和个数。如图4和图5所示，基于music算法的干扰感知算法具体包括如下步骤：
51.步骤s4：对中频数字信号的协方差矩阵进行特征分解，以获取干扰子空间和噪声子空间。
52.步骤s5：根据干扰子空间和噪声子空间内积运算结果获取中频数字信号中的干扰个数、干扰功率以及干扰方向。
53.具体地，通过多天线阵列对空间信号进行接收，得到多阵列数据，计算其协方差矩阵，并对其进行特征分解，从而将观测数据划分成相互正交的信号子空间和噪声子空间，并得到m个特征值。其中信号子空间和噪声子空间分别由信号特征值和噪声特征值对应的特征向量构成，信号子空间和噪声子空间分别由信号特征值(较大)和噪声特征值(较小)对应的特征向量构成。数量级相近的多个较大值为信号特征值，与信号特征值数量级相差很大的多个较小值为噪声特征值。实际接受到的电磁波信号中的干扰是很大的，从而通过music算法分解出的信号子空间中的特征向量实际即代表了接收的电磁波型号中的干扰分量。信号子空间对应的特征值的个数即为干扰的个数；同时信号子空间对应的特征值占全部特征值的比例值，即代表干扰的功率占整体信号功率的比例，进而可以计算出各个干扰信号的功率大小。利用上述两个子空间的正交性，构造“空间谱峰”，即通过取两个子空间的向量进行内积，并搜索内积结果趋近于0的点，搜索得到的点对应的导向角参数即为目标的干扰波达方向估计。之后将干扰感知获取的干扰个数、干扰功率以及干扰方向送入基带模块，基带模块可以将此类数据发送至显示屏幕，辅助本领域技术人员对设备改进以及信号的分析工作。
54.具体地，在一实施例中，本发明提供的接收机板卡还包括：rnss射频模块和第二抗干扰模块，rnss射频模块的输出端与抗干扰模块的输入端连接，用于接收rnss信号。具体地，卫星无线电导航系统(radio navigation satellite system，rnss)是另一种卫星无线电测定业务，rnss自主完成至少到4颗卫星的距离测量，进行用户位置，速度及航行参数计算。gps等系统是典型的rnss系统。通过添加支持rnss信号的rnss射频模块201和第二抗干扰模块202，使得本发明实施例提供的接收机板卡应用场景更加广泛，提高了其实用性。
55.其中，rnss射频模块201包括：
56.rnss多阵元天线，用于接收外部rnss信号；
57.第二低噪声放大器，第二低噪声放大器输入端与rnss多阵元天线输出端连接，第
二低噪声放大器用于对rnss信号进行放大；
58.第二限幅器，第二限幅器输入端与第二低噪声放大器输出端连接，第二限幅器用于整形放大后的rnss信号；
59.第二滤波器，第二滤波器输入端与第二限幅器输出端连接，第二滤波器用于对整形后的rnss信号进行滤波；
60.rnss高线性度射频芯片，rnss高线性度射频芯片输入端与第二滤波器输出端连接，rnss高线性度射频芯片用于将滤波后的rnss信号转换为第二中频模拟信号，并将第二中频模拟信号通过芯片内部第二数控衰减器放大后发送至第二抗干扰模块，第二数控衰减器用于根据第二抗干扰模块反馈的增益变化量调整第二中频模拟信号的放大程度；
61.第二射频模拟输出接口，第二射频模拟输出接口与第二抗干扰模块的模拟输出端连接，第二射频模拟输出接口用于对接其他外部接收机。
62.其中，第二抗干扰模块202包括：
63.第二模数转换器，第二模数转换器输入端与rnss高线性度射频芯片输出端连接，第二模数转换器用于将接收的第二中频模拟信号转换为第二中频数字信号；
64.第二抗干扰芯片，第二抗干扰芯片输入端与第二模数转换器输出端连接，第二抗干扰芯片输出端与基带模块输入端连接，第二抗干扰芯片用于检测第二中频数字信号的第二信号功率，并根据第二信号功率的大小反馈增益变化量至第二数控衰减器，第二抗干扰芯片还用于对第二中频数字信号进行干扰消除以得到第二目标数字信号；
65.第二数模转换器，第二数模转换器输入端与第二抗干扰芯片输出端连接，第二数模转换器用于将第二目标数字信号转换为第二目标模拟信号，并将第二目标模拟信号发送至rnss射频模块，以使rnss射频模块通过第二射频模拟输出接口将第二目标模拟信号发送至其他外部接收机。
66.具体地，上述rnss射频模块中的天线元件与高线性度射频芯片相较rdss的射频模块不同，采用rnss高线性度射频芯片以用于匹配rnss业务信号，rnss高线性度射频芯片除处理信号的模式外均与rdss高线性度射频芯片配置相同，在此不再赘述。第二抗干扰芯片硬件信号与抗干扰芯片112的硬件结构相同，通过集成不同抗干扰处理算法消除信号中的干扰分量，芯片内置的干扰消除算法均为为现有技术，本发明不再赘述。此外，上述rnss射频模块201与第二抗干扰模块202中零件连接结构、增益控制方法和干扰感知功能可参考上述rdss射频模块101和抗干扰模块102的描述，在此不再赘述。
67.通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的一种卫星信号接收机板卡，通过内置高线性度射频芯片的rdss射频模块接收外部信号，同时配合抗干扰模块根据信号功率检测结果的大小反馈的增益变化量，使得射频部分可处理更大的接收信号功率，实时调节接收信号的功率大小，使接收信号功率通过调节至可处理范围，以在接收无干扰卫星小信号时，调大增益，使卫星信号功率变大，噪声变化不大，保持低噪声特性；在输入大干扰信号时，调小增益，使得干扰信号在射频芯片线性动态范围上限内，保持线性不失真输出。从而扩展了射频前端对大功率信号处理范围，提高了抗干扰门限，提升了接收机板卡的抗干扰性能。此外在抗干扰模块的抗干扰芯片中植入基于music算法的干扰感知算法，准确获取干扰信号的个数、方向和大小。在射频模块中添加射频模拟输出接口，方便将干扰处理后的射频信号转发给其他外部接收机，使得一些旧型号接收机在不经过改动的情况下也能
够对接北斗三号系统。同时接收机板卡还包括支持rnss业务的射频模块和抗干扰模块，使得接收板卡同时能够对rdss和rnss两种业务信号进行分析和处理，提高了接收机板卡的实用性和不同场景的适应能力。
68.如图6所示，本实施例还提供了一种卫星信号接收机接收方法，应用于上述任意一项实施例提供的接收机板卡中，针对接收的rdss信号或rnss信号，具体包括如下步骤：
69.步骤s101：通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收外部电磁信号，并将外部电磁信号进行放大、整形和滤波处理得到第二电磁信号。
70.步骤s102：通过射频模块将第二电磁信号送至对应的抗干扰模块，并利用抗干扰模块中的模数转换器对第二电磁信号进行转换得到第二数字信号。
71.步骤s103通过抗干扰模块中的抗干扰芯片实时检测接收第二数字信号过程中的信号功率，并根据信号功率大小反馈增益变化量给射频模块中高线性度射频芯片，以使高线性度射频芯片根据增益变化量调节第二电磁信号的功率大小。
72.步骤s104：通过抗干扰芯片对第二数字信号进行干扰消除，并将干扰消除后得到目标数字信号发送至基带模块，以使基带模块对目标数字信号进行分析获取定位和/或导航结果。
73.具体地，上述步骤具体原理参考卫星信号接收机接收板卡中射频模块101、抗干扰模块102和基带模块103的具体描述，在此不再赘述。
74.具体地，在步骤s101之前，该方法还包括如下步骤：
75.步骤s105：通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收外部电磁信号，并将电磁信号发送至对应的抗干扰模块，以通过抗干扰模块中的抗干扰芯片将各个信号通道的频率特性调整一致。具体地，信号通道的频率特性校正的详细描述参考步骤s1～s3，在此不再赘述。
76.具体地，在一实施例中，在抗干扰芯片内植入music算法，卫星信号接收机接收方法还包括如下步骤：
77.步骤s106：通过抗干扰芯片中预置的music算法对第二数字信号的协方差矩阵进行特征分解，以获取干扰子空间和噪声子空间。
78.步骤s107：根据干扰子空间和噪声子空间内积运算结果获取第二数字信号中的干扰个数、干扰功率以及干扰方向。
79.具体地，上述步骤的具体描述参考步骤s4～s5，在此不再赘述。
80.具体地，在一实施例中，卫星信号接收机接收方法还包括如下步骤：
81.步骤s108：通过抗干扰模块中的数模转换器将目标数字信号转换为目标模拟信号。
82.步骤s109：将目标模拟信号发送至射频模块中的射频模拟输出接口，以通过射频模拟输出接口将目标模拟信号转发至其他外部接收机。
83.具体地，本发明提供的接收机板卡，添加了对外射频模拟输出接口109，将干扰消除后的目标模拟信号发送至外部其他旧版本的接收机，从而在旧版本接收机不加改动的情况下实现与北斗三号系统的对接，本实施例提供的接收机板卡通过射频模拟输出接口109添加了中介转发信号的功能，从而降低了设备成本的损耗。
84.通过执行上述各个步骤，本发明实施例提供的一种卫星信号接收机接收方法，通
过内置高线性度射频芯片的rdss射频模块接收外部信号，同时配合抗干扰模块根据信号功率检测结果的大小反馈的增益变化量，使得射频部分可处理更大的接收信号功率，实时调节接收信号的功率大小，使接收信号功率通过调节至可处理范围，从而在接收无干扰卫星小信号时，调大增益，使卫星信号功率变大，噪声变化不大，保持低噪声特性；在输入大干扰信号时，调小增益，使得干扰信号在射频芯片线性动态范围上限内，保持线性不失真输出。扩展了射频前端对大功率信号处理范围，提升了接收机板卡的抗干扰性能。此外在抗干扰模块的抗干扰芯片中植入基于music算法的干扰感知算法，准确获取干扰信号的个数、方向和大小。在射频模块中添加射频模拟输出接口，方便将干扰处理后的射频信号转发给其他外部接收机，使得一些旧型号接收机在不经过改动的情况下也能够对接北斗三号系统。同时接收机板卡还包括支持rnss业务的射频模块和抗干扰模块，使得接收板卡同时能够对rdss和rnss两种业务信号进行分析和处理，提高了接收机板卡的实用性和不同场景的适应能力。
85.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种卫星信号接收机板卡，其特征在于，所述板卡包括：rdss射频模块、抗干扰模块，其中：所述rdss射频模块用于接收外部rdss信号，以通过所述rdss射频模块中的rdss高线性度射频芯片将所述rdss信号转换为中频模拟信号发送给所述抗干扰模块；所述抗干扰模块的输入端与所述rdss射频模块的输出端连接，所述抗干扰模块用于将所述中频模拟信号转换为中频数字信号，对所述中频数字信号进行干扰消除和功率检测，并根据功率检测的结果反馈增益变化量至所述rdss高线性度射频芯片，以使所述rdss高线性度射频芯片调整所述中频模拟信号的放大程度。2.根据权利要求1所述的板卡，其特征在于，所述rdss射频模块包括：rdss多阵元天线、低噪声放大器、限幅器、滤波器、rdss高线性度射频芯片和射频模拟输出接口，其中：所述rdss多阵元天线用于接收所述外部rdss信号；所述低噪声放大器的输入端与所述rdss多阵元天线的输出端连接，所述低噪声放大器用于对所述外部rdss信号进行放大处理；所述限幅器的输入端与所述低噪声放大器的输出端连接，所述限幅器用于整形所述外部rdss信号；所述滤波器的输入端与所述限幅器的输出端连接，所述滤波器用于对整形后的所述外部rdss信号进行滤波；所述rdss高线性度射频芯片的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述rdss高线性度射频芯片用于将滤波后的所述外部rdss信号转换为中频模拟信号，并将所述中频模拟信号通过芯片内部的数控衰减器放大后发送至所述抗干扰模块，所述数控衰减器用于根据所述抗干扰模块反馈的所述增益变化量调整所述中频模拟信号的放大程度；所述射频模拟输出接口与所述抗干扰模块的模拟输出端连接，所述射频模拟输出接口用于对接其他外部接收机。3.根据权利要求2所述的板卡，其特征在于，所述抗干扰模块包括模数转换器、抗干扰芯片和数模转换器，其中：所述模数转换器的输入端与所述rdss高线性度射频芯片的输出端连接，所述模数转换器用于将接收的所述中频模拟信号转换为中频数字信号；所述抗干扰芯片的输入端与所述模数转换器的输出端连接，所述抗干扰芯片用于检测所述中频数字信号的信号功率，并根据所述信号功率的大小反馈增益变化量至所述数控衰减器，所述抗干扰芯片还用于对所述中频数字信号进行干扰消除以输出用于定位或导航的目标数字信号；所述数模转换器的输入端与所述抗干扰芯片的输出端连接，所述数模转换器用于将所述目标数字信号转换为目标模拟信号，并将所述目标模拟信号发送至所述rdss射频模块，以使所述rdss射频模块通过所述射频模拟输出接口将所述目标模拟信号发送至其他外部接收机。4.根据权利要求3所述的板卡，其特征在于，所述抗干扰芯片还用于根据所述中频数字信号校正所述板卡中信号通道的频率相位；所述抗干扰芯片还用于确定干扰信号的方向、大小和个数。5.根据权利要求1-4任意一项所述的板卡，其特征在于，所述板卡还包括rnss射频模块
和第二抗干扰模块，所述rnss射频模块的输出端与所述第二抗干扰模块的输入端连接，所述rnss射频模块包括：rnss多阵元天线，用于接收外部rnss信号；第二低噪声放大器，所述第二低噪声放大器的输入端与所述rnss多阵元天线的输出端连接，所述第二低噪声放大器用于对所述外部rnss信号进行放大；第二限幅器，所述第二限幅器的输入端与所述第二低噪声放大器的输出端连接，所述第二限幅器用于整形所述外部rnss信号；第二滤波器，所述第二滤波器的输入端与所述第二限幅器的输出端连接，所述第二滤波器用于对整形后的所述外部rnss信号进行滤波；rnss高线性度射频芯片，所述rnss高线性度射频芯片的输入端与所述第二滤波器的输出端连接，所述rnss高线性度射频芯片用于将滤波后的所述外部rnss信号转换为第二中频模拟信号，并将所述第二中频模拟信号通过芯片内部的第二数控衰减器放大后发送至所述第二抗干扰模块，所述第二数控衰减器用于根据所述第二抗干扰模块反馈的增益变化量调整所述第二中频模拟信号的放大程度；第二射频模拟输出接口，所述第二射频模拟输出接口与所述第二抗干扰模块的模拟输出端连接，所述第二射频模拟输出接口用于对接其他外部接收机。6.根据权利要求5所述的板卡，其特征在于，所述第二抗干扰模块包括：第二模数转换器，所述第二模数转换器的输入端与所述rnss高线性度射频芯片的输出端连接，所述第二模数转换器用于将接收的所述第二中频模拟信号转换为第二中频数字信号；第二抗干扰芯片，所述第二抗干扰芯片的输入端与所述第二模数转换器的输出端连接，所述第二抗干扰芯片用于检测所述第二中频数字信号的第二信号功率，并根据所述第二信号功率的大小反馈增益变化量至所述第二数控衰减器，所述第二抗干扰芯片还用于对所述第二中频数字信号进行干扰消除以输出用于定位或导航的第二目标数字信号；第二数模转换器，所述第二数模转换器的输入端与所述第二抗干扰芯片的输出端连接，所述第二数模转换器用于将所述第二目标数字信号转换为第二目标模拟信号，并将所述第二目标模拟信号发送至所述rnss射频模块，以使所述rnss射频模块通过所述第二射频模拟输出接口将所述第二目标模拟信号发送至其他外部接收机。7.一种卫星信号接收机接收方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任意一项所述板卡中，针对接收的电磁信号，所述电磁信号为rdss信号或rnss信号，所述方法包括：通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收所述外部电磁信号，并将所述外部电磁信号进行放大、整形和滤波处理得到第二电磁信号；通过所述射频模块将所述第二电磁信号送至对应的抗干扰模块，并利用所述抗干扰模块中的模数转换器对所述第二电磁信号进行转换得到第二数字信号；通过所述抗干扰模块中的抗干扰芯片实时检测接收第二数字信号过程中的信号功率，并根据信号功率大小反馈增益变化量给所述射频模块中高线性度射频芯片，以使所述高线性度射频芯片根据所述增益变化量调节所述第二电磁信号的功率大小；通过所述抗干扰芯片对所述第二数字信号进行干扰消除，并将干扰消除后得到的目标数字信号发送至基带模块，以使基带模块对所述目标数字信号进行分析获取定位和/或导
航结果。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在通过外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收所述外部电磁信号，并将所述外部电磁信号进行放大、整形和滤波处理得到第二电磁信号之前，所述方法还包括：通过所述外部电磁信号的信号类型对应的射频模块接收外部电磁信号，并将所述电磁信号发送至对应的抗干扰模块，以通过所述抗干扰模块中的抗干扰芯片将各个信号通道的频率相位调整一致。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过抗干扰芯片中预置的music算法对所述第二数字信号的协方差矩阵进行特征分解，以获取干扰子空间和噪声子空间；根据所述干扰子空间和噪声子空间内积运算结果获取所述第二数字信号中的干扰个数、干扰功率以及干扰方向。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述抗干扰模块中的数模转换器将所述目标数字信号转换为目标模拟信号；将所述目标模拟信号发送至所述射频模块中的射频模拟输出接口，以通过所述射频模拟输出接口将所述目标模拟信号转发至其他外部接收机。

技术总结
本发明公开了一种卫星信号接收机板卡和接收方法，其中板卡包括：RNSS/RDSS射频模块、抗干扰模块，其中：RNSS/RDSS射频模块用于接收外部RNSS/RDSS信号，以通过RNSS/RDSS射频模块中的RNSS/RDSS高线性度射频芯片将RNSS/RDSS信号转换为中频模拟信号发送给抗干扰模块；抗干扰模块的输入端与RNSS/RDSS射频模块的输出端连接，抗干扰模块用于将中频模拟信号转换为中频数字信号，对中频数字信号进行干扰消除和功率检测，并根据功率检测的结果反馈增益变化量至RNSS/RDSS高线性度射频芯片，以使RDSS高线性度射频芯片调整中频模拟信号的放大程度。本发明提供的技术方案相比现有技术提高了板卡接收信号的抗干扰能力。卡接收信号的抗干扰能力。卡接收信号的抗干扰能力。


技术研发人员：温娜
受保护的技术使用者：北京华力创通科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2023/8/1