利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置专利检索-低空空域空域空中管制专利检索查询-专利查询网

利用GPS卫星导航 信号实现目标探测和定位的装置

阅读：349发布：2020-08-19

专利汇可以提供利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，采用极化方向相反两套天线分别接收GPS直达波和反射波，直达波用传统的GPS C/A码定位方法，得到接收机的位置、卫星星历等信息。GPS反射信号的P码与直达信号的P码做相关处理，得到反射波与直达波的距离差值。当可视卫星有4颗或以上时候，可以利用C/A码测得的接收机位置、卫星星历和用P码测得距离差值组成双曲面方程，实时实现对目标的实时定位。本实用新型利用C/A码辅助P码法来提高信号处理增益，可以解决或者减轻GPS的能量受限问题，为实现廉价的、更具隐蔽性，实现对重点保护空域内隐身和低空目标的探测和定位跟踪。，下面是利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，其特征在于：主要由2套极化方向相反的天线单元、2个下变频模块、1个分路器、3个A/D模块、以及1个接收机处理单元组成；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的直达波的第一天线单元的输出端经第一下变频模块与分路器相连；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的反射波的第二天线单元的输出端与第二下变频模块相连；分路器的输出端分别连接第一A/D模块和第二A/D模块；第二下变频模块的输出端连接第三A/D模块；第一A/D模块、第二A/D模块和第三A/D模块的输出端均与接收机处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，其特征在于：所述天线单元主要由顺次连接的天线、低噪声放大器和带通滤波器组成。
3.根据权利要求1或2所述的利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，其特征在于：所述第一天线单元为右旋圆极化天线单元，第二天线单元为左旋圆极化天线单元。
4.根据权利要求1所述的利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，其特征在于：接收机处理单元内还设有跟踪P码的延迟锁定环、以及跟踪载波的同相正交锁相环。

说明书全文

利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置。

背景技术

[0002] GPS以其高精度、无盲区、全天候的连续快速定位、授时和定姿而得到广泛的应用，多路径信号由于是高精度GPS定位的主要误差源，因此，在测量中GPS反射信号作为干扰信号必须抑制。但是，实际GPS反射信号也可以利用，GPS反射信号不仅与传统的目标探测信号具有相似性和兼容性，更为关键的是GPS信号可以从根本上解决时间和相位同步问题，并且当有4颗或以上的可视卫星时可以实现实时定位。其中利用GPS反射信号进行海面和陆地遥感就是GPS反射信号得以成功应用的典范。但是，由于能量受限，GPS反射信号用于低空目标探测和定位始终没有进展，目前仅处于初级理论论证阶段。目前，GPS反射信号作为目标探测和定位的理论方法还处在初级阶段，其方法不完善，而且大都采用传统雷达方法。由于卫星导航信号波形、功率等不是专门为雷达设计的信号，卫星本身发射功率就很弱，造成目标回波信号非常微弱，要在接收机中检测到极端微弱的回波信号几乎是不太可能的。实用新型内容

[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是针对现有卫星导航信号用于目标探测能量不足为基础，提供一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置。

[0004] 为解决上述问题，本实用新型所设计的一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，主要由2套极化方向相反的天线单元、2个下变频模块、1个分路器、3个A/D模块、以及1个接收机处理单元组成；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的直达波的第一天线单元的输出端经第一下变频模块与分路器相连；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的反射波的第二天线单元的输出端与第二下变频模块相连；分路器的输出端分别连接第一A/D模块和第二A/D模块；第二下变频模块的输出端连接第三A/D模块；第一A/D模块、第二A/D模块和第三A/D模块的输出端均与接收机处理单元相连。

[0005] 上述方案所述天线单元主要由顺次连接的天线、低噪声放大器和带通滤波器组成。

[0006] 上述方案所述第一天线单元为右旋圆极化天线单元，第二天线单元为左旋圆极化天线单元。

[0007] 上述方案所述接收机处理单元内还设有跟踪P码的延迟锁定环、以及跟踪载波的costas 锁相环(同相正交锁相环)。

[0008] 与现有技术相比，本实用新型采用极化方向相反两套天线分别接收GPS直达波和反射波，直达波用传统的GPS的C/A码定位方法，得到接收机的位置、卫星星历等信息。GPS反射信号的P码与直达信号的P码做相关处理，得到反射波与直达波的距离差值。当可视卫星有4颗或以上时候，可以利用C/A码测得的接收机位置、卫星星历和用P码测得距离差值组成双曲面方程，实时实现对目标的实时定位。利用该实用新型可以解决或者减轻GPS的能量受限问题。本实用新型利用C/A码辅助P码法来提高信号处理增益，为实现廉价的、更具隐蔽性，全天候的新体制目标探测系统提供核心算法和系统设计，弥补现有我国防空系统的不足，实现对重点保护空域内隐身和低空目标的探测和定位跟踪。附图说明

[0009] 图1为本实用新型一种优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0010] 图1为本实用新型一种利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置，主要由2套极化方向相反的天线单元、2个下变频模块、1个分路器、3个A/D模块、以及1个接收机处理单元组成；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的直达波的第一天线单元的输出端经第一下变频模块与分路器相连；接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的反射波的第二天线单元的输出端与第二下变频模块相连；分路器的输出端分别连接第一A/D模块和第二A/D模块；第二下变频模块的输出端连接第三A/D模块；第一A/D模块、第二A/D模块和第三A/D模块的输出端均与接收机处理单元相连。上述天线单元包括顺次连接的天线、低噪声放大器(LNA)和带通滤波器(BPF)。天线的增益要足够高，可以采用高增益抛物面天线或相控阵天线。本发明优选实施例中，采用极化方向相反的两套天线，即右旋圆极化天线和左旋圆极化天线。右旋圆极化天线即第一天线单元用于接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的直达波，左旋圆极化天线即第二天线单元则用于接收4颗或4颗以上可视GPS卫星的反射波。左旋圆极化天线经第一下变频器与第一A/D采样器连接；右旋圆极化天线经第一下变频器与分路器相连，分路器分别连接第二和第三A/D采样器；第一、第二和第三均与接收机处理单元连接。下变频器的作用是把天线射频信号变为基带信号，但是第二下变频器的性能指标要高于第一下变频器。分路器的作用把直达波信号分为两路，虽然分路器有分配损耗和电路损耗，经分路器后的信号能量有所下降，但是，直达波相对反射波的能量还是大的多，因此是不影响后续处理的。A/D采样器对基带信号进行采样，数字信号以便后面进行处理。

[0011] 接收机处理单元主要完成GPS直达波信号C/A码的捕获、跟踪、解调、伪距提取和定位解算。以及完成直达波与反射波的P码相关、信号跟踪、目标的定位。为了完成上述功能，所述接收机处理单元内存储有下述程序：

[0012] a)接收机产生本地C/A码与直达波进行相关处理，通过跟踪相关峰值测得直达波的伪距；

[0013] b)利用上述所得4颗或4颗以上的可视GPS卫星到接收机的直达波的伪距，完成接收机的三维定位，并由此获得卫星的位置信息和接收机到第i颗卫星的距离Di；

[0014] c)利用直达波的P码与反射波的P码相关处理并得到相关函数，并对相关函数求导数后得到峰值，通过跟踪该峰值测得第i颗卫星反射波相对直达波的距离差Δri；

[0015] 由于直达波的P码与反射波P码长时间相干积分，相关后可能出现几个相关函数波形，而物体散射信号的存在相关函数不存在相关峰值，因此须对相关函数求导后才能得到峰值，根据能量大小或多普勒值确定卫星号，并分配不同的通道进行跟踪，P码跟踪过程一般采用延迟锁定环来完成，载波跟踪，一般常采用经典的costas锁相环(同相正交锁相环)。最后，通过跟踪结果求得反射波与直达波的距离差。

[0016] d)选取可视GPS卫星当中的任意一颗GPS卫星j作为参考卫星，建立双曲面方程，即

[0017]

[0018] 通过求解该双曲面方程即可得到目标的位置(xo，yo，zo)。

[0019] 对直达波C/A码的处理，可以得到卫星位置信息接收机位置(xu，yu，zu)、接收机到第i颗卫星的距离Di。对直达波和反射波P码的处理可以得第i颗卫星反射波相对直达波的距离差Δri

[0020] Δri＝ρi-Di (1)

[0021] 式中，ρi是第i颗卫星到目标的距离与目标到接收机的距离之和。即[0022] ρi＝di+R (2)

[0023] 式中，di是第i颗卫星到目标的距离，卫星R是目标到接收机的距离。

[0024] 把公式(2)代入公式(1)得

[0025]

[0026] 式中(xo，yo，zo)是目标的位置。

[0027] 选取可视卫星当中的任意一颗卫星j作为参考卫星，采用双曲面方程求解方程(3)得

[0028] Δri-Δrj＝di-Di-(dj-Dj) (4)

[0029] 方程(4)仅有三个未知数，即目标的位置坐标(xo，yo，zo)，当同时观测到4颗或4颗以上的卫星时，就可解得目标的位置。

标题	发布/更新时间	阅读量
塔台模拟与雷达模拟一体化系统及其数据交互方法	2020-05-11	741
无人机低空公共航路设计方法	2020-05-22	293
一种低空空域应急管控系统	2020-05-24	208
雷达组网部署优化方法	2020-05-18	677
一种基于三维数字化空中走廊的城市低空空域交通管理平台	2020-05-21	342
通航飞机的空管方法、装置、系统及可读存储介质	2020-05-26	379
一种全频段无源探测和全频段反制一体化系统及方法	2020-05-20	319
一种低空空域飞行器监视装置	2020-05-25	454
一种反无人机装置的检测固定装置	2020-05-08	270
一种反无人机雷达转动机构	2020-05-08	824

利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置

利用GPS卫星导航信号实现目标探测和定位的装置

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：