一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法技术

一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法，其步骤包括：第一步，把N+1个阵元接收信号进行模数转换，得到参考信号d(k)和N维列矢量输入信号x(k)；第二步，在已知干扰个数J的前提下，把第1个到第J个阵元接收信号作为权值计算输入信号矢量z(k)；第三步，按照LMS自适应滤波算法，计算权矢量w，直到权值收敛；第四步，调零天线输出为e(k)＝wHz(k)-d(k)。本发明专利技术的优势是通过选择调零天线加权采用的阵元个数，在抑制干扰同时，减小了对有用卫星导航信号产生的频率选择性衰落。本发明专利技术可以应用于卫星导航接收机的调零天线领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到卫星导航接收机的调零天线领域，具体涉及卫星导航接收机调零天 线的权值计算方法。 技术背景 卫星导航接收机所接收到的卫星信号非常微弱，信号强度通常比噪声还小，所以 极易被干扰。以阵列天线为基础的调零天线，通过自适应算法调整每个阵元接收信号权值， 使得阵列天线方向图在干扰信号方向形成零陷，从而抑制干扰。传统已有的调零天线总体 结构如图1所示（图中忽略了模数转换模块），阵列由N+1个阵元构成，第0个阵元接收信 号是参考信号d(k)，而其他阵元接收信号作为阵列输入信号x(k) = T， k= 1，2,...表示信号时间序号，符号T，符号[]H表示取共轭 转置。已有调零天线利用d(k)和x(k)，通过自适应滤波算法进行权矢量w计算，计算中采 用了所有阵元接收数据。根据调零天线理论，N+1个阵元最多可以抗N个干扰信号，所以， 当干扰个数J已知时，调零天线只需要J+1个阵元就能够实现抗干扰功能。另一方面，由于 调零天线仅仅对干扰信号进行抑制，产生的权矢量w对于卫星信号而言，是一组相互独立 的随机参数。这样，每个阵元通道的卫星信号，都等效于是接收机所接收的卫星信号的一个 多径分量，即N+1个阵元产生N+1条多径。显然，调零天线加权采用的阵元数越多，卫星信 号的等效多径也越多。根据无线通信的信道相关理论，多径数越多，信道频率选择性衰落越 严重。因此，对于卫星信号而言，加权采用的阵元数越少越好。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：在卫星导航接收机调零天线中，采用所有阵元接 收信号进行权矢量计算，会对有用的卫星信号产生频率选择性衰落。 解决上述问题的技术方案是，具体 步骤为： 第一步：卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀线阵，阵元间距为 载波的半个波长，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第0个阵元接收信号为d(k)， 作为权值计算的参考信号，第1个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k) = T，其中xjk)表示第i个阵元接收信号，i= 1，. . .，N，自然数k为接收信号时间 序号，即k= 1，2，...，符号[]T表示求转置； 第二步：已知调零天线接收的强干扰信号个数为J，该个数满足条件J<N，此时， 仅仅选择第1个阵元到第J个阵元接收信号z(k) =T进行权矢量计算， z(k)为J维列矢量； 第三步：调零天线权矢量w=[Wi. . .w』1*J维列矢量，其中wi表示第i个阵 元对应的加权值，i= 1，...，J，权矢量计算采用最小均方（LeastMeanSquare，LMS)自适 应滤波算法，具体步骤为： (1)取k= 1，设置初始权值w(k) = T，定义步长y为一个大于0的常数， 为确保LMS自适应滤波算法收敛，步长y要满足条件【主权项】1. ，具体步骤为： 第一步：卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀线阵，阵元间距为载波 的半个波长，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第O个阵元接收信号为d (k)，作为 权值计算的参考信号，第1个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k) = τ，其中Xi (k)表示第i个阵元接收信号，i = 1，...，N，自然数k为接收信号时间序号， 即k= 1，2，·…，符号τ进行权矢量计算，ζ (k) 为J维列矢量； 第三步：调零天线权矢量W= '定义步长以为一个大于0的常数，为 确保LMS自适应滤波算法收敛，步长μ要满足条件λ _为接收信号协方差矩 阵的最大特征值； (2) 计算e(k) =/(k)z(k)-d(k)，符号[]Η表示取矢量的共轭转置； (3) 更新权矢量w (k+1) =w (k) +UeiXk) ζ (k)，符号[Γ表示求共轭； (4) 判断w(k+l)是否收敛，如果没有收敛，则取k = k+Ι，重新执行第（2)步；如果已经 收敛，则取权矢量w = w (k+Ι)，计算结束； 第四步：抗干扰后的调零天线输出信号为e (k) =/z (k)-d (k)。【专利摘要】，其步骤包括：第一步，把N+1个阵元接收信号进行模数转换，得到参考信号d(k)和N维列矢量输入信号x(k)；第二步，在已知干扰个数J的前提下，把第1个到第J个阵元接收信号作为权值计算输入信号矢量z(k)；第三步，按照LMS自适应滤波算法，计算权矢量w，直到权值收敛；第四步，调零天线输出为e(k)＝wHz(k)-d(k)。本专利技术的优势是通过选择调零天线加权采用的阵元个数，在抑制干扰同时，减小了对有用卫星导航信号产生的频率选择性衰落。本专利技术可以应用于卫星导航接收机的调零天线领域。【IPC分类】G01S19-37, G01S19-21【公开号】CN104536013【申请号】CN201410842603【专利技术人】曾浩, 杨清昆, 周建文, 崔悦琪, 幸倩, 刘玲 【申请人】重庆大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年12月30日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法，具体步骤为：第一步：卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀线阵，阵元间距为载波的半个波长，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第0个阵元接收信号为d(k)，作为权值计算的参考信号，第1个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k)＝[x1(k) ... xN(k)]T，其中xi(k)表示第i个阵元接收信号，i＝1,...,N，自然数k为接收信号时间序号，即k＝1,2,...，符号[]T表示求转置；第二步：已知调零天线接收的强干扰信号个数为J，该个数满足条件J≤N，此时，仅仅选择第1个阵元到第J个阵元接收信号z(k)＝[x1(k) ... xJ(k)]T进行权矢量计算，z(k)为J维列矢量；第三步：调零天线权矢量w＝[w1 ... wJ]T为J维列矢量，其中wi表示第i个阵元对应的加权值，i＝1,...,J，权矢量计算采用最小均方(Least Mean Square，LMS)自适应滤波算法，具体步骤为：(1)取k＝1，设置初始权值w(k)＝[1,..,1]T，定义步长μ为一个大于0的常数，为确保LMS自适应滤波算法收敛，步长μ要满足条件λmax为接收信号协方差矩阵的最大特征值；(2)计算e(k)＝wH(k)z(k)‑d(k)，符号[]H表示取矢量的共轭转置；(3)更新权矢量w(k+1)＝w(k)+μe*(k)z(k)，符号[]*表示求共轭；(4)判断w(k+1)是否收敛，如果没有收敛，则取k＝k+1，重新执行第(2)步；如果已经收敛，则取权矢量w＝w(k+1)，计算结束；第四步：抗干扰后的调零天线输出信号为e(k)＝wHz(k)‑d(k)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾浩，杨清昆，周建文，崔悦琪，幸倩，刘玲，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85