摘要：导航作为一个研究领域，其初衷是致力于实现对一个运载体从出发地到目的地运动过程的监测和控制，通常覆盖陆地、航海、航空、太空四个领域。自通信技术的提出和发展以来，它就一直在人类的发展历程中扮演着非常重要的作用。而随着近些年无人机军用和民用产业的迅速发展，导航领域的无人机应用不仅给其增添了新的生机，与之相关的技术发展也愈来愈受到重视。但是无论其涉及的领域如何广泛，导航系统的安全性和有效性始终需要强有力的保证，尤其是功率较大的有意干扰影响更是不容忽视。
关键词：无人机导航信号；增强干扰抑制技术
近年来，无人机已被广泛用于侦察、测绘及勘探等领域¨引．全球卫星导航系统可为无人机提供全天候、实时的位置信息，对无人机导航起着至关重要的作用．无人机导航经常受到干扰的影响，这些干扰由大功率的干扰机故意投送，其功率大且覆盖范围广，导致采用单天线接收机的无人机导航无法正常进行。
1 概述
无论无人机是单机系统还是多机协作系统，是微型还是战斗型，在实际飞行和执行任务时，都离不开导航技术支撑。可以说，导航定位技术的完善与否直接决定着一个无人机系统可执行任务的能力。无人机导航通常是指以无人机作为系统的运载体，在规定时间内实现对预定航线的正确飞行，和运动过程的监测和控制。在这一过程中，无人机必须能够实时掌握自身的位置、航速、航向等飞行信息。无人机导航按照导航时与外界信息的交换形式，通常分为自主式和非自主式。前者无需与外界进行信息交换，完全自主的实现导航定位，例如惯性导航、多普勒导航等；后者则通过与地面站或卫星的实时通信，实现导航信息的获取，例如卫星导航、无线电跟踪导航等。卫星导航系统通常由导航卫星、地面监控和用户设备三个独立的部分组成。地面监控与卫星之间通过相互通信，实现卫星运行轨道信息的交换与转播，保证其卫星星座的稳定运行；而用户设备则通过接收、测量可见的卫星信号，获取卫星轨道信息，进而对其自身的空间位置进行确定。由于全球定位系统(GPS)在国际范围内的广泛应用，卫星导航的无人机应用也以GPS 最为悠久和成熟。但卫星导航有着易受干扰的劣势，有资料显示，1W 的干扰源能让半径20km 范围内的民用接收机全部瘫痪，所以，卫星导航的实现需要相关的抗干扰技术作支撑。
2 无人机导航信号的增强及干扰抑制技术
（1）惯性导航是一种自主导航系统，不依赖外部数据，也不对外辐射能量，仅靠跟踪运载体运动形式来实现导航。它通常由惯性测量装置、计算机和显示器组成，利用惯性信息和牛顿力学定律，积分求解载体飞行信息，进而实现导航。惯性导航不易受外界气象条件等因素的影响，具有抗干扰性能良好、全天候运作、隐蔽性高等优势但系统并无时间信息，所以定位精度短时很高，随着时间的累积系统会有越来越大的漂移误差，这严重限制了其无人机领域的发展应用。无线电跟踪导航是陆基无线导航系统的拓展，它利用地面基站产生的电波信号，通过产生的信号传输时延(或者无线电信号的相位)来实现定位。这种系统在小范围内信号覆盖度很好，系统稳定，但也有覆盖范围有限且技术落后的弊端。这种导航技术仅适用于山区战场侦察，或者是短距的海防，如沿海岸侦察等短程无人机背景。卫星导航信号由于近地信号强度微弱的特点，与其相关的抗干扰技术始终是导航技术中的热点，而在现有的导航抗干扰技术中，基于空时自适应滤波发展而来的空时自适应处理技术，在卫星导航上的应用和发展最为广泛和成熟。空时自适应滤波作为一种较为成熟和先进的信号处理技术，初期广泛应用于雷达系统和无线通信等领域，空时自适应滤波理论的发展，最早可以追溯到上个世纪五六十年代：实现系统均方误差(MSE)最小化的阵列结构，这是当时空域一维处理的。
（2）无人机协作空时处理。在空时自适应理论中，近些年，在范数约束下的稀疏系统识别和稀疏性的自适应收敛等方面，都被学者进行了讨论和应用。据整体呈现杂乱的特性，并且可以明显的看到单音波干扰的影响痕迹，而处理后时域数据幅度已经明显接近原始数据，降至数量这说明同一环境下处理效果与干扰的个数直接相关则能完全看出处理前后的差异，处理前两种环境下，几处窄带干扰影响非常明显，而处理后的在卫星信号频率，已经能够分辨出信号频谱。但是由于接收数据中干扰的不对称性，所以信号频谱并不是完全对称。单次的权矢量基本均能在干扰方向产生零陷，这是因为当时的权矢量基于完整接收序列的自相关矩阵求解准则最优解，这是由脉冲干扰的特性决定的，而脉冲干扰周期较长，所以它的干扰零陷会在真正的干扰方向附近扰动。由于没有实际的卫星信号接收端开发板，无法确定合适的判决门限得到数据码的误码率等情况，当干扰强度在60dB时，保证了输出信干比能够维持在-12dB，虽然不是特别理想，但对于卫星信号这类扩频码而言其强度基本足够。对于信号的噪声部分，由于并没有固定来波方向，系统无法从空时域处理时有效的对其进行处理，所以对于相似的系统内部噪声，算法都只保证了不到10dB 的弱抑制效果。但是，任何一种单一的抗干扰方法，都不可能完全的将信号中的干扰和噪声抑制掉，本文的处理效果并不够完善，但它能够保证卫星信号没有因为处理产生二次畸变，所以具备一定的应用价值，实际应用时系统可以增加别的处理模块作二次处理。
（3）关键技术。飞机飞行过程中，导航系统从ＧＰＳ接收机和磁航向传感器等获取融合后飞机实际位置和航向信息，再计算出偏航距和航向控制量，导航系统将航向控制量与偏航距传送给飞控系统使相应舵面偏转、飞机回到设定航线。当无人机切换为自动驾驶状态时，先找一个离无人机最近的航路点，使无人机速度方向对准目标航点。因卫星信号经空间传播后才能由接收机接收，故在接收机观测时刻需仿真的卫星轨道是信号发射时刻而非用户观测时刻轨道，只有解算出卫星信号的发射时刻并计算出该时刻卫星位置，再利用用户运动和空间环境效应模型才能最终生成伪距、伪距高阶变化率和载波相位等观测量。由于导航系统各种误差的影响，求取卫星信号发射时刻是一个迭代过程。高精度码相位延时控制使用传统的累加器的溢出时刻不在时钟周期整数倍时，会产生相位抖动，使伪距模拟存在较大的抖动标准差，降低了仿真精度。目前，广泛采用的方法是利用高倍率及高精度数字延时滤波器实现伪码相位的高精度时延。数字延时滤波器原理：基于多抽样率数字信号处理理论，通过插值得到高密度采样波形信号和时延需要的样点数，最后得到系统速率。
伴随着卫星导航系统应用领域的不断拓展，以及无人机协作系统在军用、民用产业的应用趋势，有关无人机协作系统导航的相关技术问题研究已经愈显关键，而卫星信号由于处在强干扰弱信号的传输环境，所以对其抗干扰技术的研究尤为重要。本次课题就对卫星导航应用于无人机协作系统时的抗干扰问题作了较为深入的讨论。导航的抗干扰问题不可能只经过一次空时自适应处理就会完全消除，希望本文的相关研究成果能从以上的角度得到进一步的验证和提升，为我国无人机导航领域的抗干扰技术发展，贡献我的绵薄之力。
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