多通道卫星导航信号实时转发系统的设计

　　摘要：为了进一步提升卫星导航信号在作战时的精准性，当前多通道卫星导航信号转发系统经过研发，已经应用在了卫星导航结构中，能够有效实现数据的实时采集以及可控延时性转发，可以有效的抵抗部分综合干扰环境中的影响因素。本文围绕多通道卫星导航信号实时转发系统展开分析，意在通过本文论述，能够提升多通道，卫星导航信号转发系统的应用价值。

　　关键词：多通道;卫星导航;信号实时转发系统;设计

　　引言

　　由于传统的转发式欺骗干扰技术，在卫星导航信号转发系统中的应用具有较多的问题，其技术难度较大，且需要落实多项技术环节，因此建立在当前卫星导航信号的采集以及回放需求基础上，落实多通道的卫星导航信号实时采集系统是当前极为重要的研发任务。该系统建立在转发式欺骗干扰技术的基础上，结合卫星导航数据传输和接收的相关需求来综合分析，能够有效的进行数据的实时采集，并且可控制原始转发，因此全面分析多套卫星导航信号实时转发系统的结构原理，不仅是本文论述的重点，也是当前优化卫星导航系统结构性能的主要方式。

　　一、方案设计

　　当前多通道卫星导航信号实时转发系统设计的主要目的是能够分别接收不同的可见卫星发出的信号，并且将已经接收到的数据信号利用延时的方式进行转发，整体系统结构的工作原理以多天线阵列为主，能够实现不同卫星信号的接收，利用了具备自动控制增益效果的adc功能来实现平射断信号下变频的中频信号转移，并且利用ad模块将其转变成数字信号，同时，需要对接收到的不同信号进行延时处理，处理之后，再次利用da模块将其恢复成模拟信号，经过上变频模块进行设频段调制，将所有的信号整合成一路信号之后，进行发送。

　　综合上述工作原理，我们可以看出当前组成多通道卫星导航信号实时转发系统的主要结构以上、下变频模块、信号调理模块、延时模块、ad模块、da模块、控制器、aGc模块组成，另外由于对于卫星信号的转发要有实时性，因此，整体结构利用嵌入式的方式组成，详细的系统工作原理。

　　二、系统结构分段分析

　　综合上文所述，我们可以发现在整体转发系统的结构中分为了采集部分以及回放部分，接下来我们便针对不同的分段进行针对性分析。

　　(一)采集电路

　　整体实时转发系统的采集部分，主要以接收天线下变频模块，信号调理模块以及AD模块组成当卫星传输的信号被接收之后，与信号一同接收的还存在大量的噪声信号，因此信号本身的电平难以满足ad模块的转换需求，因此需要进行降噪处理以及滤波处理来实现信号调理，以此提高信号的信噪比，并且满足ad模块转换的电压需求。此时卫星信号的波段以l波段为主，这时会由下变频模块将其转换为中频信号，并且由AD模块进行数字化采集，在采集的过程中，AD模块中的控制芯片需要具备速率、精度、同步性这几个重要的功能。

　　若采集的精度较低，则经过恢复后的信号，质量无法满足传送需求，直接导致欺骗效果下降，若采集精度高于适合的标准，又会导致数据量增加，在后期的信号处理过程中会遇到较多的困难。另外，奈奎斯特采样定律中要求在进行数据采样的过程中速率要大于两倍中频信号，在实际的作业过程中会选择3~5倍进行速率控制。

　　再次当前使用的信号实时转发系统中的ad转换器往往与多路复用装置同步运行，因此难以完全达到绝对意义上的同步采样，这便导致了采样以及数字化转换的过程，会花费较长的时间，因此为了进一步提升整体系统运时的同步性以及实时性，不同的信号会配置单独的da模块以及AD模块。

　　(二)延时电路

　　延时电路的存在主要是发挥欺骗功能，能够针对获取到的不同卫星导航信号进行延时，当前主要的延时方式是通过fifo技术的自身特点来实现，数据的先进先出，在这个过程中需要提前设置OFFSET以达成延时的目的。但是当前使用的大部分fifo自身的容量比较小，因此，在不同的结构中可以选择性的应用双口RAM来实现延时作业。双口RAM又被称为共享是多端口存储器，系统中具备两套分明的数据地址以及控制线，可以针对卫星导航信号进行同步的读取和存储，并且可以通过读写命令的执行来实现延时控制。

　　(三)回放电路

　　在整体系统中的回放结构主要以da模块为主，其次，包含了上变频模块以及发射天线等，这些系统能够将经过延时处理之后的卫星信号，进行恢复使其转变为模拟信号，在这个过程中会出现部分噪声，因此需要配合滤波器进行同步作业，接下来将转变之后的模拟信号输入至上变频模块中进行调制，使其与卫星广播信号的频率同步，最后将处理完成的信号整合成一路信号，并且将其发射出去。

　　(四)AGC系统

　　为了确保模拟信号与真实的卫星信号相近，因此在信号转发以及输出的过程中，其功率要叫真实的信号高，因此便需要利用agc模块进行功率调整。当前应用的大部分adc模块和下变频模块是独立的，因此需要进行信号增益，这种方式可调整的动态范围较小，因此需要利用具备AG功能的下变频模块进行系统加持，在信号的射频段便实现agc转换，从而能够满足调整范围。

　　(五)控制器

　　本次研究方案中的控制器利用了fpga+dsp结构，这其中fpga算法能够借助硬件实现具有较强的处理能力，dsp算法具有较高的运算速度，将这二者进行结合能够最大化的提升整体系统在信号处理时的速度，同时这两种算法还需要针对不同的采集作业进行运行，fpga的主要功能和运算对象以卫星信号的回放和采集为主，能够实现时序的控制，dsp系统主要计算盐适量，并且负责数据传送。

　　机械论文投稿刊物：机械设计与制造(月刊)杂志于1963年创办，曾用刊名：(辽宁机械)，系国家核心期刊、科技论文统计用刊，国内外公开发行。

　　结语

　　综上所述，多通道卫星信号实时转发系统的结构设计符合当前信号欺骗干扰的基本原理，同时也能够有效实现信号转发的同步性和实时性，对于优化导航系统运行效率有着极强的促进作用。同时，为了进一步提升多通道信号实时转发系统的应用价值，还需要结合不同结构的运行性能和整体系统的运行需求进行综合性分析，通过置换不同端口以及存储时间来实现可控延时作业，从而达成满足卫星导航对战的相关需求。

　　参考文献

　　[1]何欢. 基于阵列的卫星导航抗欺骗干扰方法研究[D].哈尔滨工程大学,2019.

　　[2]桑峻,陈明锐.多通道卫星导航信号实时转发系统分析与设计[J].机械设计与制造,2018(07):248-251.

　　[3]冯富元. GPS信号模拟源及测试技术研究和实现[D].北京邮电大学,2009.

　　作者：孙飞，连猛