核心导读 微弱信号的守护战 全球卫星导航系统(GNSS)早已融入无人机、电力巡检、车载导航等领域的基础设施。然而,卫星信号在两万公里外传输至地面时,功率常低至-160 dBm,仅相当于一片落叶轻轻触碰大地的能量。这样的信号一旦遇上窄带噪声、连续波甚至扫频干扰,便可能瞬间“失明”。在复杂电磁环境日益普遍的今天,芯片抗干扰性能已不再是锦上添花,而是保障定位可靠性的核心竞争力。 本期司南技术π聚焦司南导航最新一代QC7820芯片,通过多维度实测,将其与友商模组产品及K823模组进行横向对比,深入剖析其抗干扰表现背后的架构优势及行业意义。 Part 1 技术背景 从北斗三号到抗干扰芯片演进 北斗三号系统在2020年全面建成,实现全球覆盖,这标志着中国导航技术进入新的高度。然而,地面应用环境却愈加复杂,城市的电磁污染、汽车发动机和通信设备辐射,甚至恶意干扰源,都可能让终端定位精度急剧下降。抗干扰技术由此从“可选项”变成了“必选项”。 地面应用环境日益复杂,让终端定位精度面临严峻挑战 GNSS抗干扰主要分为窄带干扰抑制(CWI)与连续波干扰抑制(DCRF)两大技术路线。前者基于快速傅里叶变换(FFT)在频域检测并滤除干扰,适合窄带干扰,但功耗较高;后者则在时域进行连续波检测与抑制,响应快、功耗低,却无法覆盖所有干扰类型。近年来的趋势是两种技术融合使用:通过双通道架构,让芯片同时具备快速响应与广谱防御的能力。 Part 2 测试报告与功能分析 本次测试围绕三个核心场景展开:单音双通道抗干扰全开、抗干扰关闭基线,以及扫频干扰环境。测试方法严格控制变量,使用信号模拟器输出导航信号,与信号发生器叠加干扰,逐级提升干扰功率,实时记录载噪比(CN0)与失锁点。 测试对象包括三类:QC7820芯片(司南导航第四代核心芯片,支持双通道CWI+DCRF协同)、友商模组产品(主流GNSS模组,无双通道抗干扰设计)、K823模组(基于司南导航第三代核心芯片开发,具备部分抗干扰功能)。 3.1 单音双通道抗干扰全开: 稳定性与极限的双重考验 在抗干扰算法全开条件下,将干扰频点设置为1561.098 MHz(BDS B1)和1575.42 MHz(GPS L1/Galileo E1),逐步增强干扰功率,可清晰观察三款芯片的抗干扰曲线。QC7820在两个频点的表现都保持高度一致:干信比下降缓慢,直到干扰功率达到-35 dBm时,仍能稳定追踪信号。相比之下,K823在相同功率下已出现明显的载噪比衰减,而友商模组更早进入性能崩塌区。值得注意的是,QC7820的双通道架构在面对多频点同时干扰时尤为突出——两通道协同开启后,可以在不显著增加功耗的前提下维持定位精度。
干扰频点:1575.42MHz(GPS L1_GAL E1)-双抗
3.2 扫频干扰测试: 动态环境的真实挑战 扫频干扰模拟的是频率快速变化的电磁环境,如车载雷达、通信基站切换或恶意扫频攻击。本次测试选取两段扫频范围:1559~1563 MHz与1573~1577 MHz,覆盖BDS B1和GPS L1邻近频点。结果呈现出更为复杂的曲线特征:在1573~1577 MHz扫频段中,友商模组前期表现较强,但在干扰功率超过-25 dBm后迅速下滑,最终低于QC7820和K823;QC7820整体表现平稳,虽未在初期领先,但在高干扰区保持曲线平直,没有明显塌陷;K823则在后期表现略优于友商,但整体波动较大。在1559~1563 MHz扫频段中,友商模组在底点和高点均占优,但稳定性差,曲线在高干扰区出现明显波动。QC7820与K823表现接近,但QC7820的曲线更平滑,说明其在动态干扰下的自适应算法反应更为迅速。
扫频干扰对比
3.3 支持抗干扰开关热切换 抗干扰通道与无抗干扰通道可以实现无缝衔接。通过干扰自适应探测模块,系统会实时判断每个信号频点是否受到干扰。对于检测到干扰的频点,自动开启相应的抗干扰模块;而未检测到干扰的频点则关闭该模块。在信号正常跟踪时,系统可实现抗干扰模块的热切换,整个过程对信号接收无影响,既确保了有干扰时自动防护、无干扰时节能,也保证了信号的持续稳定。 3.4 干扰信号频谱显示 模块实时采集原始射频采样数据,经由快速傅里叶变换(FFT)和滤波处理后得到频谱数据,再将频谱数据以报文形式输出即可通过窗口实时显示干扰信号频谱,以便快速准确观测干扰信号的变化。 通过窗口实时显示干扰信号频谱,上图所示在射频通道1上存在1182MHz的单音干扰 Part 3 技术意义与行业价值 从本次实测可以看出,QC7820在双通道抗干扰架构下,兼顾了高性能与低功耗。在单音双通道测试中展现出的延迟失锁能力,直接提升了无人机在电磁复杂区域的飞行安全性;在扫频干扰测试中的平稳曲线,则为电力巡检和车载导航提供了可靠保障。更重要的是,关闭抗干扰算法后仍具备较好抗性,意味着QC7820可以在低功耗模式下运行,对穿戴设备和小型传感器尤为关键。 与友商模组相比,QC7820的优势在于双通道协同带来的抗多频干扰能力;与K823相比,其在稳定性与后期恢复能力上更具优势。展望未来,GNSS抗干扰技术的焦点将进一步扩展至欺骗干扰检测与AI自适应识别。QC7820的双通道架构为此提供了良好的扩展空间:一条通道可专注于常规抗干扰,另一条通道可部署实时AI模型,实现快速识别与策略切换。
上海司南卫星导航技术股份有限公司是一家集研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业,致力为全球用户提供自主知识产权的北斗高精度GNSS板卡、接收机和全方位、多领域的行业应用解决方案。自成立以来公司获得20多项荣誉证书,两次承研北斗二代重大专项“多模多频高精度OEM板”,参与国家863项目“基于相位的实时分米级北斗定位数据处理系统技术”,主导的“基于北斗高精度导航定位的阅兵车辆训练考核系统”在2015年国家九三大阅兵中大放异彩。
司南导航秉承“知行合一、止于至善”的企业理念,集中国高精度GNSS技术之大成,拥有一支多年专业从事高精度GNSS核心技术的本土研发团队,主要技术骨干40余人次获得省部级及以上科技进步奖。在行业领军人物王永泉博士的带领下,公司打破了国外多项技术壁垒,突破了高精度GNSS核心算法、芯片、板卡、接收机、应用及产业化等关键技术瓶颈,拥有专利和软件著作权30余项,数次填补了国内外GNSS在高精度领域的空白。2014年司南导航正式发布第一代高精度GNSS基带芯片,为中国北斗高精度GNSS板卡及接收机形成自主品牌和北斗产业化应用奠定核心基础。
司南导航紧跟全球四大卫星导航系统兼容互用趋势,灵活满足不同行业的差异化需求,全面布局高精度GNSS生态圈,产品应用涵盖测绘地理信息、地基增强、智能交通、精准农业、机械控制、安全工程、工业测量等多个高精度领域,销售网络覆盖了亚太、欧洲、拉美、北美等全球六十多个国家与地区,在第29次南极科考、国家级北斗地基增强主框架网、中挝两国政府合作项目之东盟首座北斗CORS站、国家“西电东送”骨干工程溪洛渡水电站等重大工程建设中均发挥了重大作用。
2015年司南导航正式入驻建筑总面积26000平方米的司南北斗产业园,作为我国主要的北斗高精度GNSS板卡研发、生产和应用中心,将成为带动上海、辐射全国、影响世界的北斗产业化基地。
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