基于数字波束形成的导航抗干扰方法技术

本发明专利技术公开了基于数字波束形成的导航抗干扰方法，涉及导航电子对抗技术领域，本发明专利技术包括以下步骤：S1、设置自适应滤波器，利用多个辅助天线整体进来的信号替代主天线旁瓣进来的信号并形成信号样本；随后利用辅助天线样本及主天线的输入信号代入LMS算法计算出主天线输入信号的权值，并确定天线阵列的最佳信号接收方向，移动整个雷达朝向计算的方向接收信号；S2、建立数字波束形成包括数字波束形成模块、A/D转换器、接收机模块、天线阵元、FPGA模块和数字信号处理模块的系统。本发明专利技术为基于数字波束形成的导航抗干扰方法，控制天线阵列中的辅助天线产生对应的零点，使得干扰信号被自适应的有效滤除，并且加快了内部运算，有效加强了抗干扰的效果。了抗干扰的效果。了抗干扰的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于数字波束形成的导航抗干扰方法


[0001]本专利技术涉及导航电子对抗
，特别涉及基于数字波束形成的导航抗干扰方法。

技术介绍

[0002]在海上作战时，舰艇在行驶过程中，会受到各种各样的信号干扰，舰艇需要依靠雷达和抗干扰阵元识别需要的信号，滤除干扰信号，这样才能到达正确的位置，但是在这个过程中敌方往往会施加更多数量的干扰，理论上施加干扰数大于等于抗干扰天线阵元数时，抗干扰天线就会失去作用；并且在海上作战的特殊环境下，海面的反射会把干扰信号多次反射形成多个新的强干扰源从而降低抗干扰天线的实际作用。
[0003]压制式干扰是干扰技术中较为简单的一种，高端的干扰技术以欺骗式干扰为主，欺骗式干扰的信号强度不高，不会被抗干扰天线察觉；因此在敌方施加欺骗式干扰时，现有的抗干扰天线将不会起到作用；欺骗式干扰通过播发精心设计的虚假卫星信号或存储转发真实卫星信号，使敌方作战单位的导航接收机计算出错误的坐标，偏离预定航线；对战局产生影响，它可以引导作战一方的船只进入另一方的伏击阵地，或是引导一方的导弹攻击己方阵地，因此这种干扰方式的影响更大。
[0004]现有的抗干扰方法目前对压制与诱骗干扰不能同时进行干扰方向侦测并有效处理干扰信号，对于外界的噪声信号，会影响现有的处理方法的精度，导致稳定性不够，并且在一个采样周期内的运算速度不达标，导致需要的信号未被接收，抗干扰能力有待提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供基于数字波束形成的导航抗干扰方法，可以有效解决
技术介绍
中提出的现有的抗干扰方法目前对压制与诱骗干扰不能同时进行干扰方向侦测并有效处理干扰信号，对于外界的噪声信号，会影响现有的处理方法的精度，导致稳定性不够，并且在一个采样周期内的运算速度不达标，导致需要的信号未被接收，抗干扰能力有待提升的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：本专利技术之基于数字波束形成的导航抗干扰方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设置包括天线阵列的自适应滤波器，在天线阵列中设置具有单个主瓣和多个旁瓣的一个主天线和多个辅助天线；S2、将天线阵列移动至信号来源的方向，接收外界的所有信号并通过天线阵列判断信号的类别，根据判断结果将外界的目标信号引导至主天线的主瓣，干扰信号引导至主天线的旁瓣，操控辅助天线根据主天线的旁瓣接收信号形成一个同等强度的信号样本；S3、对辅助天线形成的信号样本以及主天线的输入信号代入LMS算法计算出主天线输入信号的权值，随后根据权值确定天线阵列的最佳信号接收方向，移动整个雷达朝向计算的方向接收信号；
S4、将辅助天线产生的信号样本输入至主天线旁瓣的通道内部，操控天线阵列主天线旁瓣的干扰信号与该信号样本对消，在辅助天线中产生很深的零点对抗干扰信号，产生的零点作用于某一方向的干扰信号，使干扰信号被有效接收并消除；S5、将主天线主瓣的目标回波信号输入进雷达，得到正确的方位，并开始导航；S6、建立数字波束形成的处理系统，该系统包括数字波束形成模块、A/D转换器、接收机模块、天线阵元、FPGA模块和数字信号处理模块，该系统接收外界信号进行处理，将干扰信号筛除，保留需要的目标信号；S7、外界信号进入天线阵元并通过A/D转换器转换成数字信号，再将数字信号输入接收机模块，接收机模块对信号完成变频、低通滤波和放大的操作，进而得到I/Q通道的基带信号；S8、将I/Q通道的基带信号送入FPCA模块和数字信号处理模块中，通过数字信号处理模块计算出基带信号的补偿值和权值，并对补偿值和权值进行加权求和，计算出处理系统所需的最终权值，随后将信号送入数字波束形成模块形成数字波束，根据计算的权值确定外界干扰信号的干扰方向，将数字波束朝向干扰方向自适应的消除干扰。
[0007]优选地，所述步骤S3中LMS算法中表示目标回波信号的权系数向量，表示更新的权系数向量，表示收敛因子，表示梯度向量。
[0008]优选地，所述主天线和辅助天线的主瓣高度均高于旁瓣，主天线的旁瓣与辅助天线的主瓣高度相同，主天线旁瓣进入的干扰信号和辅助天线主瓣进入的干扰信号幅度相当。
[0009]优选地，所述主天线旁瓣进入的干扰信号和辅助天线主瓣进入的干扰信号存在一定的相位差，运用维纳滤波原理抑制干扰对雷达的影响，将干扰信号与主天线信号对消从而抑制从主天线旁瓣进入雷达的干扰信号，保留主天线主瓣的目标回波信号，从而达到导航抗干扰的效果；将多个辅助天线得到的权值带入公式，表示在n个时钟采样的情况下主天线输入的目标回波信号，表示复数加权值，得到自适应滤波器所需要的最佳权向量。
[0010]优选地，所述主天线的主瓣对目标回波信号均具有通带性，主天线的旁瓣对目标回波信号具有阻带性，辅助天线的主瓣对外界干扰信号具有通带性，辅助天线的旁瓣对所有信号具有阻带性。
[0011]优选地，所述步骤S1中的整个自适应过程中，主天线的方向与目标回波信号的到达方向保持一致；辅助天线抵消外界干扰信号的增益与主天线旁瓣的消耗相同；辅助天线形成了通路，主天线在干扰到达方向接收外界干扰信号的增益和该通路与辅助天线总增益相同。
[0012]优选地，所述最佳权向量根据维纳滤波的维纳
‑‑
霍夫方程的要求应满足：=，式中=E[ ]表示维式的辅助天线接收外界信号的干扰的自相关函数，=则是 x1维的主天线与辅助天线的互相关函数。
[0013]优选地，所述接收机模块包括混频器、滤波器，被处理后的目标信号经过混频器、滤波器后，经过低通滤波处理出多个I/Q通道的基带信号。
[0014]优选地，所述天线阵列的一侧设有伺服装置，伺服装置的一侧开设有网口，所述网口的一侧设置有限幅器。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术中，通过自适应滤波器的设置，自适应滤波器中的阵列可通过主天线和辅助天线控制，对空间来向的干扰方向形成自适应零陷，从而达到抗干扰的目的，提高抗干扰能力，并且我们可以根据公式=计算出准最佳空间滤波时需取的权向量，从而控制天线阵列中的辅助天线产生对应的零点，使得干扰信号被自适应的有效滤除，并且可以同时对压制信号和诱骗信号进行侦测。
[0016]2.本专利技术中，通过数字波束形成的处理系统的设置，输入信号经过混频器、滤波器后，经过低通滤波提取出多个I/Q通道的基带信号，这种方式使得基带信号具有了数字电路精度高、稳定性强的优势，数字处理模块很难在一个采样周期内完成数据的处理，FPGA模块具有多个I/O引脚，可以并行处理多组数据，两者相配合，内部运算可以在一个采样周期内完成，提高了运算速度，同时A/D转换器和FPCA模块在大功率空间干扰情况下防止接收机模块饱和，从而达到抗干扰的目的。
[0017]3.本专利技术中，通过伺服装置和限幅器的设置，可通过网口接收控制指令，调整阵面指向特定空域，或根据干扰源方向自主调整指向，避开干扰空域，限幅器能按限定的范围削平信号电压波幅，可大幅度提高天线抗高功率电磁脉冲烧毁能力。
附图说明
[0018]图1为本专利技术基于数字波束形成的导航抗干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字波束形成的导航抗干扰方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设置包括天线阵列的自适应滤波器，在天线阵列中设置具有单个主瓣和多个旁瓣的一个主天线和多个辅助天线；S2、将天线阵列移动至信号来源的方向，接收外界的所有信号并通过天线阵列判断信号的类别，根据判断结果将外界的目标信号引导至主天线的主瓣，干扰信号引导至主天线的旁瓣，操控辅助天线根据主天线的旁瓣接收信号形成一个同等强度的信号样本；S3、对辅助天线形成的信号样本以及主天线的输入信号代入LMS算法计算出主天线输入信号的权值，随后根据权值确定天线阵列的最佳信号接收方向，移动整个雷达朝向计算的方向接收信号；S4、将辅助天线产生的信号样本输入至主天线旁瓣的通道内部，操控天线阵列主天线旁瓣的干扰信号与该信号样本对消，在辅助天线中产生很深的零点对抗干扰信号，产生的零点作用于某一方向的干扰信号，使干扰信号被有效接收并消除；S5、将主天线主瓣的目标回波信号输入进雷达，得到正确的方位，并开始导航；S6、建立数字波束形成的处理系统，该系统包括数字波束形成模块、A/D转换器、接收机模块、天线阵元、FPGA模块和数字信号处理模块，该系统接收外界信号进行处理，将干扰信号筛除，保留需要的目标信号；S7、外界信号进入天线阵元并通过A/D转换器转换成数字信号，再将数字信号输入接收机模块，接收机模块对信号完成变频、低通滤波和放大的操作，进而得到I/Q通道的基带信号；S8、将I/Q通道的基带信号送入FPCA模块和数字信号处理模块中，通过数字信号处理模块计算出基带信号的补偿值和权值，并对补偿值和权值进行加权求和，计算出处理系统所需的最终权值，随后将信号送入数字波束形成模块形成数字波束，根据计算的权值确定外界干扰信号的干扰方向，将数字波束朝向干扰方向自适应的消除干扰。2.根据权利要求1所述的基于数字波束形成的导航抗干扰方法，其特征在于：所述步骤S3中LMS算法中表示目标回波信号的权系数向量，表示更新的权系数向量，表示收敛因子，表示梯度向量。3.根据权利要求2所述的基于数字波束形成的导航抗干扰方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：边延民，李士如，董吉印，汪军华，梁岩，徐辉，
申请(专利权)人：北京千禧卫通装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：