一種基于兩級濾波結構的gnss天線陣抗干擾方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及衛星導航技術領域，特別是衛星導航設備的抗干擾方法，更具體的是 設及一種基于陣列天線的衛星導航接收設備的抗干擾方法。
【背景技術】
[000引 全球衛星導航系統（GlobalP^JavigationSatelliteSystem,簡稱GNS巧一般由 衛星段、控制段和用戶段組成。其中衛星段的GNSS衛星發射導航信號，用戶段的衛星導航 接收設備接收來自不同GNSS衛星的導航信號，計算與每顆GNSS衛星的距離并完成位置解 算，從而獲得導航定位服務。
[0003] 由于GNSS衛星距離地球很遠，衛星導航接收設備接收到的導航信號十分微弱，比 噪聲還要低20-30地，因而使得GNSS導航信號很容易受到各種有意和無意干擾信號的影 響。自適應天線陣是目前最為有效的GNSS抗干擾措施，相對于時域和頻域抗干擾，它在抑 制寬帶干擾方面具有獨特的優勢。因此目前高端的衛星導航設備尤其是軍用衛星導航設備 大多采用了自適應天線陣來抑制干擾。
[0004] 現有的自適應天線陣抗干擾方法可分為盲算法（如功率倒置算法、子空間投影算 法等）和非盲算法（包括最大信干噪比算法、最小方差無失真響應算法等）兩類。其中盲 算法不需要衛星信號來波方向、天線陣元幅相特性W及陣元位置等先驗信息，實現代價小、 成本低，但此類算法無法在衛星信號方向形成主波束來提高衛星信號增益，因而其性能比 非盲算法差。盲算法在抑制干擾的同時可W在衛星信號方向形成主波束來進一步提高信噪 比，從而提高整個衛星導航設備的定位性能，但此類算法需要先驗信息輔助，大部分非盲算 法需要與姿態測量單元（如慣性導航單元）配合使用，且需要校正天線陣元及射頻通道的 幅相失配，因而實現代價大。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于兩級濾波結構的GNSS 天線陣抗干擾方法，用于在無先驗信息輔助條件下，抑制干擾同時在衛星信號方向形成主 波束來進一步提高信噪比，從而在減小實現代價的前提下，獲得與非盲算法相近的性能。
[0006] 本發明一種基于兩級濾波結構的GNSS天線陣抗干擾方法，是把陣列天線接收到 的信號分別經模擬下變頻、A/D采樣數字化和數字正交下變頻變成數字基帶信號，然后送到 第一級濾波器中進行干擾抑制，干擾抑制后的信號進入第二級濾波器，第二級濾波器根據 干擾抑制后的信號估計出信號的空間特征矢量，然后進行波束形成進一步提高信號的信噪 比。
[0007] 本發明一種基于兩級濾波結構的GNSS天線陣抗干擾方法，其具體步驟如下：
[000引 （1)對陣列天線接收的射頻信號分別進行模擬下變頻、A/D采樣數字化和數字正 交下變頻，生成數字基帶信號。
[0009] (2)對數字基帶信號送到第一級濾波器中進行第一級濾波處理來抑制干擾。
[0010] 其中，步驟（2)中第一級濾波器的輸入、輸出和濾波過程定義為：
[0011]
【主權項】
1. 一種基于兩級濾波結構的GNSS天線陣抗干擾方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 對陣列天線接收的射頻信號分別進行模擬下變頻、A/D采樣數字化和數字正交下 變頻，生成數字基帶信號； (2) 對數字基帶信號送到第一級濾波器中進行第一級濾波處理來抑制干擾； 其中，步驟（2)中第一級濾波器的輸入、輸出和濾波過程定義為：
其中，x(t)為第一級濾波器的輸入，也即步驟（1)中得到的數字基帶信號，為N維列向 量，N為陣列天線的陣元數，Xi (t)表示陣元i對應的數字基帶信號，i = 1，2,…，N ;y(t)為 第一級濾波器輸出信號，為N維列向量；Rxx為第一級濾波器輸入數據X (t)的相關矩陣，為 N維方陣，R、、1表示Rxx的逆矩陣；其中R xx可通過下式計算： Rxx= E[x(t)xH(t)] E(.)表示取平均操作，（.）H則表示共軛轉置； (3) 對第一級濾波器輸出信號進行第二級濾波來進行盲波束形成，提高衛星信號信噪 比； 步驟（3)中所述第二級濾波是指：根據第一級濾波器輸出信號估計信號空間特征矢 量，然后用此空間特征矢量對第一級濾波輸出信號進行濾波處理得到最終的陣列輸出；所 述信號空間特征矢量由以下方法獲得： 用接收機生成的本地偽碼信號對第一級濾波器輸出信號y(t)進行偽碼相關處理，偽 碼相關處理輸出矢量為： z(0 = f ' y{t)c{tYh 其中T為相關積分時間，取值為lms ;c(t)為接收機生成的本地偽碼信號； 得到偽碼相關處理輸出矢量z (t)后，用下述公式計算偽碼相關處理輸出矢量的相關 矩陣Rzz: Rzz= E[z(t)zH(t)] 然后求相關矩陣Rzz的主特征矢量v，V即為所述空間特征矢量； 所述用空間特征矢量對第一級濾波器輸出信號進行濾波處理得到最終的陣列輸出由 以下公式描述： 則=v〃y(，） 其中，只0為最終的陣列輸出。
【專利摘要】本發明公開了一種基于兩級濾波結構的GNSS天線陣抗干擾方法，是把陣列天線接收到的信號分別經模擬下變頻、A/D采樣數字化和數字正交下變頻變成數字基帶信號，然后送到第一級濾波器中進行干擾抑制，干擾抑制后的信號進入第二級濾波器，第二級濾波器根據干擾抑制后的信號估計出信號的空間特征矢量，然后進行波束形成進一步提高信號的信噪比。本發明在無先驗信息輔助條件下，該方法能在抑制干擾的同時在衛星信號方向形成主波束，從而在減小實現代價的前提下，獲得與非盲算法相近的導航定位性能。
【IPC分類】G01S19-21
【公開號】CN104880714
【申請號】CN201510328634
【發明人】聶俊偉, 陳飛強, 王飛雪, 李崢嶸, 霍樹民, 李建, 魯祖坤, 耿正霖, 李柏渝
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月15日