如何降低射频干扰对GNSS定位模块的影响     DATE: 2021-11-13 21:09


如何降低射频干扰对GNSS定位模块的影响

QUESTION 1
u-blox系统怎么判断是欺骗卫星呢?
u-blox产品集成了欺骗信号检测功能——Spoofing detection feature,主要通过以下3种方法来检测欺骗信号:

1、分析GNSS原始数据以及信号水平的有效性
主要通过内部算法分析多卫星系统(Multiple GNSS)原始数据以及信号水平来判断所接收的信号的有效性。
该算法需要监测GNSS信号的可疑变化才能检测出欺骗信号,即模块必须先要收到有效的GNSS卫星信号然后收到欺骗信号才能检测成功。如果模块一开机就收到欺骗信号,内部算法是无法识别是否是欺骗信号的。
此外,Spoofing detection功能必须工作在多卫星系统模式,如果是单卫星系统,也是无法检测欺骗信号的。

2、Galileo OS-NMA (Open Service Navigation Message Authentication)
Galileo OS-NMA功能是欧洲委员会(EC)针对信息安全提出的一种认证方案。主要应用之一就是欺骗信号的识别。该功能是通过Galileo卫星系统广播加密的导航报文,然后接收机端通过密钥解析加密报文来辨别是不是来自卫星的实时信号从而鉴别出信号的来源。

由于目前Galileo OS-NMA服务还没有正式发布,所以模块暂时不支持,但u-blox会根据Galileo OS-NMA服务发布时间后续产品将会支持该功能。

3、GNSS信号与IMU数据一致性检查
主要适用于惯性导航产品,惯性导航产品内部集成了IMU。模块通过检测GNSS和IMU数据的一致性来判断是否是欺骗信号。

以上3种方法并不是所有模块都支持,对于u-blox第8代M8产品,主要使用方法1来检测欺骗信号,对于第9代非惯性导航产品以及第10代产品后续将会使用方法1和方法2,而第9代惯性导航产品后续将会使用以上3种方法。
Spoof detection功能是默认使能的,可以通过UBX-NAV-STATUS语句中Spoofing detection state状态来判断是否收到欺骗信号,如下图显示的是未接收到欺骗信号的情况:

北斗高精度定位,射频干扰,GNSS射频干扰

QUESTION 2
带有干扰使用的数字陷波器
会不会影响正常的GNSS信号接收?
带内数字陷波器是根据接收到的带内不同频率的信号强度来动态选择陷波的频率和抑制强度,所以它不会影响正常的GNSS收星性能。

QUESTION 3
遇到clock drift突然变大的问题
但是没有温度骤升或震动,属于偶发的
这会是什么原因?

可能的原因或者需要再确认的内容:
1、温度的波动需要看TCXO所处的微环境,同时也要看微环境中有没有气流影响。
2、请确认TCXO的供电是否稳定,当TCXO与其他器件共用电源时,如果某个时候其他器件电流急剧上升,导致TCXO供电电压纹波增大或者供电不足,同样会导致频率漂移。
3、请确认TCXO有没有机械压迫,如屏蔽盖或者其他器件会不会在某条件下顶在TCXO上,造成漂移。
4、clock drift的计算,是利用卫星时间做标准实现的。3D定位前因接收机与卫星之间时钟差的精确度较差,导致clock drift测量误差较大。

QUESTION 4
1616MHz,宽带8MHz,脉冲发射
可以通过设置固定陷波器进行抑制么?
或者有其他什么方式
可以降低对GNSS卫星定位的影响?

u-blox接收机只在带内有数字陷波器,且不可设置,算法根据接收到的信号强度动态选择相应频率。外置硬件陷波器是个可行的方法,但如果找不到对应频点的陷波器IC,较实际可行的方法是选择合适的SAW滤波器,如下图一款SAW滤波器的特性曲线图,其在1610MHz左右的抑制能力是50dB,如果干扰较强,可以采用SAW+LNA+SAW的方式。
北斗高精度定位,射频干扰,GNSS射频干扰
另外,接收机可以不选用靠近干扰频点的GLONASS,而是采用GPS+BDS+GALILEO+QZSS+SBAS模式,此模式下有足够多的卫星用于定位。

QUESTION 5
麻烦讲一下clock drift/clock accurary
跟什么因素有关?
回答这个问题之前,要了解一下Clock drift/Clock accuracy概念。

u-blox GNSS接收机会把本地的时钟(最常见的26Mhz)倍/分频出一个1Khz信号,这个信号可以用于处理各种进程。
接收机刚启动,这个本地时钟是完全不和GNSS卫星系统时间关联的连续的1Kh信号。但是随着不断接收到GNSS卫星有效信息 ,接收机会估算一个基于这个1Khz信号的 “本地GNSS时间” 。
每个导航纪元都是最近的本地1Khz信号触发的。导航纪元计算出来的时间称之“GNSS系统时间”。
这样“本地的GNSS时间”和“GNSS系统时间”的差值就称之为Clock bias,而这个bias的变化率(导数)就是Clock drift。

简单说,Clock drift表征了本地时钟晶体和GNSS卫星原子钟的时钟偏差。所以任何导致本振频率变化(比如,温度,震动,TCXO电流电压,晶体老化等)都会在clock drift上体现。

Clock accuracy是完全根据卫星信号迭代算法计算出来的时钟精度。这个和位置精度类似,完全和卫星状况有关系。接受的卫星信号越多越好,迭代时间越长,对应精度也会收敛的约高。Clock accuracy数值上也越低。
北斗高精度定位,射频干扰,GNSS射频干扰

  下一篇:没有了