一种导航接收机抗干扰方法技术

本发明专利技术提供一种导航接收机抗干扰方法，该方法包括：采用盲数字多波束形成技术分别对每一个数字波束进行空时自适应抗干扰处理；对每一个数字波束进行空时零陷加宽处理得到零陷加宽后的数据协方差矩阵；进行信号失真处理修正目标卫星的导向矢量。该方法可以有效提高抗干扰自由度，避免导航信号失真，有效应对高动态环境和多种非理想因素(阵列误差、互耦、通道幅相不一致等)，显著提高不同卫星的增益，从而显著提升卫星导航接收机在复杂环境下工作的鲁棒性和导航定位精度。鲁棒性和导航定位精度。鲁棒性和导航定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种导航接收机抗干扰方法


[0001]本专利技术属于卫星导航
，尤其涉及一种导航接收机抗干扰方法。

技术介绍

[0002]卫星导航能为陆地海洋和空间的用户提供全天候、全时间、连续的高精度三维位置、三维速度和时间信息，具有其它导航方式不可比拟的优势，近年来在社会生活的各个领域均得到了广泛的应用，尤其是军事方面。然而，由于卫星距离地球表面大约20000km，卫星导航接收机接收到的卫星信号十分微弱，只有-160dBW左右，比接收机热噪声还要弱20-30dB。因此，卫星导航信号很容易受到干扰的影响，从而使卫星导航接收机无法发挥精确定位的功能。提高卫星导航系统的抗干扰能力已经成为新一代卫星导航系统的核心。
[0003]在实际的卫星导航接收机抗干扰系统中，卫星导航接收机资源有限，抗干扰天线阵规模不可能很大。近年来，国内外对卫星导航系统抗干扰技术的研究很多，基于阵列信号处理的自适应滤波方法是目前比较常用的抗干扰方法，特别是空时自适应处理(STAP:Space Time Adaptive Processing)，在不增加阵元数量的同时可以极大提高系统的抗干扰自由度，因而成为卫星导航抗干扰技术的一个发展趋势，这对于小阵列卫星导航接收机有着重要的意义。
[0004]但是，实际中导航接收机的面临的是复杂电磁环境，有各种有意无意的干扰，干扰样式也多种多样，导航接收机和干扰平台也可能存在高动态，接收阵列可能存在多种非理想因素(阵列误差、互耦、通道幅相不一致等)，卫星的分布方位和干扰的方位存在随机性。同时，由于STAP加入了延迟时间信号，应用传统的STAP将会导致严重的信号失真，导致定位误差不可接受。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种导航接收机抗干扰方法用于解决现有技术的不足。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种导航接收机抗干扰方法，包括：
[0008]采用盲数字多波束形成技术分别对每一个数字波束进行空时自适应抗干扰处理；
[0009]对每一个数字波束进行空时零陷加宽处理得到零陷加宽后的数据协方差矩阵；
[0010]进行信号失真处理修正目标卫星的导向矢量。
[0011]进一步地，采用盲数字多波束形成技术分别对每一个数字波束进行空时自适应抗干扰处理具体包括：
[0012]让不同的数字波束分别对准不同的卫星，使每一颗卫星增益损失控制在预设范围以内；然后对每一个数字波束分别进行空时自适应抗干扰处理，最后对所有数字波束的卫星进行融合，便可以得到所有的卫星情况；其中空时自适应抗干扰处理采用如下形式：空时自适应抗干扰的阵元数为N，每个阵元含有K个延时采样单元；其最优处理器可以描述为如下的数学优化问题，即：
[0013][0014]其中，W表示NK
×
1维的权矢量：
[0015]W＝[w
11
,w
12
,
…
,w
1K
,w
21
,
…
,w
2K
,
…
,w
nk
,
…
,w
NK
]T
[0016]R＝E[XX
H
]表示由接收阵列数据形成的NK
×
NK维协方差矩阵，A
S
为空时二维导向矢量(NK
×
1)。
[0017]考虑窄带等距线阵，则阵列接收的空时信号矢量可以表示为：
[0018][0019]其中，X＝[x
11
,
…
,x
N1
,x
12
…
,x
N2
,
…
,x
1K
…
,x
NK
]T
是阵列接收到的空时数据矢量；A
S
表示卫星导航信号的空时导向矢量，X
s
＝[X
s0
,
…
,X
s(K-1)
]T
表示K个延迟卫星信号矢量；
[0020][0021]是NK
×
K阶矩阵，其中，I
K
×
K
表示K
×
K单位矩阵，为Kronecker积；
[0022][0023]是导航信号的空域导向矢量,d表示阵元间距，θ0表示卫星信号与阵列法线的夹角，λ表示载波波长；J
p
表示第p个干扰信号及其色散多径干扰构成的NK
×
1维矢量
[0024]J
i
＝[j
i1
(0),
…
,j
iN
(0),j
i1
(1),
…
,j
iN
(1),
…
,j
i1
(K),
…
,j
iN
(K)]T
[0025]A
p
表示第p个干扰的空时二维导向矢量(NK
×
K)
[0026][0027]其中，为Kronecker积；
[0028][0029]其中，θ
p
为干扰入射方向与阵列法向的夹角。n(t)是加性高斯白噪声，且与卫星导航信号、干扰不相关。
[0030]利用拉格朗日乘数法可求得空时二维最优处理器的权矢量W
opt
为：
[0031]W
opt
＝μR-1
A
S
[0032]其中，μ＝1/(A
SH
R-1
A
S
)为常数。
[0033]此时，经过STAP抗干扰后的阵列输出为
[0034][0035]进一步地，对每一个数字波束进行空时零陷加宽处理得到零陷加宽后的数据协方差矩阵具体包括：
[0036]得到阵列接收信号的协方差矩阵：
[0037][0038]其中，R
S
表示卫星导航信号的协方差矩阵，r
p
为第p个干扰信号的功率，σ2为噪声功率，I表示单位矩阵。
[0039]假定干扰的入射角存在一个扰动
[0040][0041]并且，扰动Δθ
p
服从均值为0，方差为的正态分布
[0042]Δθ
p
∈N(0,σ
p
)
[0043]此时，可以得到存在扰动时的干扰协方差矩阵具有如下的形式
[0044][0045]其中，表示Hadamard积，矩阵为
[0046][0047]矩阵T实质上起着扩张干扰入射方向的作用，通过T把干扰方向的扰动的影响计入由得到的自适应权值便可以在干扰方向形成宽的零陷。此时
[0048][0049]其中，为一常数，A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航接收机抗干扰方法，其特征在于，包括：采用盲数字多波束形成技术分别对每一个数字波束进行空时自适应抗干扰处理；对每一个数字波束进行空时零陷加宽处理得到零陷加宽后的数据协方差矩阵；进行信号失真处理修正目标卫星的导向矢量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用盲数字多波束形成技术分别对每一个数字波束进行空时自适应抗干扰处理具体包括：让不同的数字波束分别对准不同的卫星，使每一颗卫星增益损失控制在预设范围以内；然后对每一个数字波束分别进行空时自适应抗干扰处理，最后对所有数字波束的卫星进行融合，便可以得到所有的卫星情况；其中空时自适应抗干扰处理采用如下形式：空时自适应抗干扰的阵元数为N，每个阵元含有K个延时采样单元；其最优处理器可以描述为如下的数学优化问题，即：其中，W表示NK
×
1维的权矢量：W＝[w
11
,w
12
,
…
,w
1K
,w
21
,
…
,w
2K
,
…
,w
nk
,
…
,w
NK
]
T
R＝E[XX
H
]表示由接收阵列数据形成的NK
×
NK维协方差矩阵，A
S
为空时二维导向矢量(NK
×
1)。考虑窄带等距线阵，则阵列接收的空时信号矢量可以表示为：其中，X＝[x
11
,
…
,x
N1
,x
12
…
,x
N2
,
…
,x
1K
…
,x
NK
]
T
是阵列接收到的空时数据矢量；A
S
表示卫星导航信号的空时导向矢量，X
s
＝[X
s0
,
…
,X
s(K-1)
]
T
表示K个延迟卫星信号矢量；是NK
×
K阶矩阵，其中，I
K
×
K
表示K
×
K单位矩阵，为Kronecker积；是导航信号的空域导向矢量,d表示阵元间距，θ0表示卫星信号与阵列法线的夹角，λ表示载波波长；J
p
表示第p个干扰信号及其色散多径干扰构成的NK
×
1维矢量J
i
＝[j
i1
(0),

【专利技术属性】
技术研发人员：张柏华，汤加跃，刘俊秀，王令欢，邓一鹗，苏琦，
申请(专利权)人：西安开阳微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：