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GNSS天线阵列能否实现抗干扰波束赋形?

2025-08-13

是的,GNSS 天线阵列是可以实现抗干扰波束赋形(Beamforming)**的,而且这正是它相对单天线的重要技术优势之一。

我给你分几个维度解释一下——

1. 基本原理

波束赋形(Beamforming):通过在天线阵列的每个单元接收信号上施加特定的幅度和相位权重,使天线阵列在某些方向形成增益峰(波束主瓣),在干扰源方向形成深衰减区(零陷)。

抗干扰意义:GNSS 信号本身功率极低(约 −160 dBW 量级),极易被强干扰源淹没。波束赋形可以在保留卫星信号的同时压制来自干扰方向的信号,从而提高信噪比和解算可靠性。

2. 关键条件

要让 GNSS 天线阵列具备抗干扰波束赋形能力,需要:

多单元天线阵列

通常至少 2–4 个阵元(更高阵元数带来更高自由度),并有已知的阵列几何布局。

独立射频通道

每个阵元的信号需独立下变频、采样,并送入阵列处理单元。

相位与幅度校准

阵列处理需要精确知道各阵元的相位差与增益差,这通常需要定期标定。

阵列信号处理算法

常见有 自适应波束形成(Adaptive Beamforming)、空域滤波(Spatial Filtering)、MVDR、LCMV 等算法。

实时处理平台

FPGA、DSP 或高性能 CPU,用于实时求解权向量并输出干扰抑制后的数据流。

3. 抗干扰波束赋形的效果

零陷指向干扰源:例如在干扰方向形成 −30 dB 以上的抑制深度。

主瓣指向卫星:保证所需 GNSS 卫星信号的接收增益。

多干扰源处理:阵元数 ≥ 干扰源数 + 1 时,可同时形成多个零陷对抗多方向干扰。

提升可用卫星数:干扰抑制后,可恢复更多可解算卫星,保持 RTK/PPP 等高精度定位链路。

4. 应用场景

军事与国防:机载、舰载平台在电磁对抗环境中保障导航。

民用高安全性场合:机场、港口、关键基础设施的 GNSS 监测站。

科研与特殊测量:电离层探测、海上平台定位、精密定轨等。

GNSS天线阵列完全可以实现抗干扰波束赋形,而且这是目前抗干扰技术中最有效的空间域方法之一。但要落地,需要硬件阵列、射频多通道、标定机制与实时信号处理平台的配合。