一种基于抗干扰品质因子的IRNSS信号干扰能效评估方法与流程

本发明属于卫星导航领域，具体涉及一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法。

背景技术：

1、全球卫星导航系统（gnss）已成为现代社会不可或缺的基础设施，为交通运输、测绘、精准农业、电力网络同步、电信基站授时以及个人位置服务等众多民用领域提供了高精度、全天候的导航、定位与授时（pnt）服务。随着全球导航卫星系统（如gps、glonass、galileo和北斗系统）的持续发展与现代化，以及区域导航系统的补充，用户对导航信号的可靠性和服务质量的期望日益提高。其中，印度区域导航卫星系统（irnss）作为覆盖印度及其周边约1500公里区域的独立区域导航系统，旨在为用户提供定位精度优于20米的定位与授时服务，在导航服务中扮演着重要角色。

2、在导航应用中，卫星信号到达地面接收机时功率极低，通常低于热噪声电平。因此，接收机极易受到各种无意干扰的影响。这些无意干扰源广泛存在于民用环境中，例如：相邻频段的无线通信设备（如移动通信基站、个人通信终端）、广播电视发射台的带外辐射、工业设备产生的电磁辐射，以及同一频段内其他导航卫星或通信系统产生的多址干扰等。这些无意干扰会显著降低接收机的有效载噪比，导致信号捕获失败、跟踪失锁或定位精度恶化，从而严重影响导航服务的连续性、可用性和完好性，对民航安全、智能交通管理、电网相位监测等关键民用业务构成潜在风险。

3、目前，评估导航信号在无意干扰环境下性能的一种常用技术方案是采用“干扰容限”作为核心评估指标。该方案通常基于接收机前端模型和预设的接收机跟踪门限，计算接收机能够容忍的最大干扰功率。具体实现中，往往采用简化的信号与干扰功率比（j/s）模型，通过链路预算公式估算干扰源在接收机天线口面处产生的等效功率，并与卫星信号的最低接收功率进行比较，从而得出干扰容限值。部分研究也会进一步结合自由空间传播模型，推算出干扰源的有效作用距离，用于定性分析不同干扰源的影响范围。

4、然而，上述现有技术方案存在一个显著的缺陷：其评估过程高度依赖接收机硬件参数（如前端滤波器带宽、噪声系数、天线增益模式）和预设的门限值，而对导航信号本身的内在调制特性和频谱结构缺乏深入的定量刻画。具体而言，该方案通常将不同调制方式的信号（如bpsk-r和boc调制）同等对待，或仅通过码速率粗略区分，忽略了信号空间谱密度分布对抗干扰性能的本质影响。这导致评估结果无法真实反映不同信号体制在相同无意干扰条件下（例如，频谱结构与信号部分重叠的窄带干扰，或与信号频谱完全匹配的多址干扰）的性能差异。因此，该现有技术方案难以客观、公平地比较同一导航系统中不同频点、不同调制方式信号的实际抗干扰能力，也无法为区域导航系统的信号体制优化、频率规划以及民用接收机设计提供可靠的性能基准，存在评估精度不足和适用性有限的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法。本发明能够准确评估irnss信号的抗干扰能力，以及各类干扰信号的干扰效果。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，包括如下步骤：

4、步骤1，根据irnss信号在不同体制下的调制方式和特性，确定卫星信号空间谱密度函数；

5、步骤2，根据干扰源特性，确定高斯白噪声、窄带和匹配谱干扰的空间谱密度函数；

6、步骤3，根据步骤1和步骤2得到的卫星信号和干扰信号的空间谱密度函数，确定抗干扰品质因子q；

7、步骤4，根据抗干扰品质因子q，计算得到irnss卫星信号的干扰容限，进而计算出干扰有效距离，作为干扰能效的评估指标。

8、进一步地，步骤1的具体方式为：

9、bpsk-r调制中，若伪码码速率为，则卫星信号空间谱密度函数表示为：

10、

11、调制中，主瓣数与在主瓣之间的副瓣数之和等于调制阶数k，，为子载波频率，当k为奇数时，boc调制的归一化卫星信号空间谱密度函数为：

12、

13、当k为偶数时，boc调制的归一化卫星信号空间谱密度函数为：

14、。

15、进一步地，步骤2的具体方式为：

16、对于高斯白噪声干扰，归一化空间谱密度函数为：

17、

18、对于中心频率为的窄带干扰，空间谱密度函数为：

19、

20、其中，表示冲击函数；

21、对于匹配谱干扰，空间谱密度函数与信号空间谱密度函数一致。

22、进一步地，步骤3的具体方式为：

23、对于高斯白噪声干扰，抗干扰品质因子q通过下式近似计算：

24、

25、对于中心频率为的窄带干扰，抗干扰品质因子q为：

26、

27、对于匹配谱干扰，抗干扰品质因子q为：

28、

29、其中，是码发生器的扩频码速率，是归一化为无穷带宽上单位面积内信号的空间谱密度函数。

30、进一步地，步骤4的具体方式为：

31、步骤401，计算干扰容限：

32、

33、其中，是接收机内干扰与接收信号功率之比，表示干扰方向的天线增益，为天线指向卫星信号的增益，s为卫星信号功率，下标db表示单位为分贝；

34、步骤402，根据干扰容限计算自然空间传输损耗：

35、

36、其中，表示干扰源的等效各向同性辐射功率，表示由接收机前端滤波引起的干扰功率损耗；

37、步骤403，计算自由空间内干扰的有效距离d：

38、

39、其中，为波长。

40、本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

41、1、本发明通过解析计算而非复杂系统仿真的方式实现干扰能效评估，计算过程简便、物理意义明确，可在信号体制设计阶段即对潜在干扰影响进行快速预判，能够便捷地嵌入导航信号性能评估软件工具链中，支持批量化的频点与调制方案对比分析。

42、2、本发明能够对区域导航系统不同信号体制的抗干扰性能进行定量、公平的比较，为信号调制方式选择和频率规划提供可量化的决策依据，为民用导航基础设施的电磁兼容性分析、干扰源管理和频谱资源优化配置提供技术支撑，有助于提升民航安全、智能交通、电力授时等关键民用领域导航服务的可靠性和鲁棒性。

1.一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，其特征在于，步骤1的具体方式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，其特征在于，步骤3的具体方式为：

5.根据权利要求1所述的一种基于抗干扰品质因子的irnss信号干扰能效评估方法，其特征在于，步骤4的具体方式为：