【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于gnss接收机的抗干扰设备的crpa天线的电子部分。本专利技术还涉及一种用于gnss接收机的抗干扰设备以及一种相关联的信号处理方法。更具体地，本专利技术的是用于gnss(全球导航卫星系统)接收机的基于受控方向图天线网络的抗干扰设备的领域。这种类型的天线也称为crpa(受控辐射方向图天线(controlled radiated pattern antenna)的英语首字母缩写)。
技术介绍
1、抗干扰设备通常包括天线阵列、电缆和crpa天线的电子部分。这种设备被配置为提供gnss信号，该gnss信号部分或完全没有最初存在于卫星信号的有效频段中的干扰信号。因此，与这种抗干扰设备的输出端连接的gnss接收机可以正确地操作并提供导航方案。gnss信号在宽度在40mhz和20mhz之间的l1、e6、l2和e5频段中。
2、以本身已知的方式，crpa天线的电子部分使用多种类型的算法来衰减干扰，同时保留有效的gnss信号。算法的选择是性能和复杂性之间的折衷。性能的特征在于干扰衰减、收敛时间和信号延迟。复杂性反映在开发成本、经常性成本和功耗(因此热问题)上。
3、由电子部分执行的处理的一般原理在于对在每个输入信道上接收的信号进行具有复系数的线性组合，所述信号被带到基带并被数字化(复信号样本)。
4、有多种类型的处理：
5、-纯空间的sap(空间自适应处理)，其中在m个天线上执行在整个采样频段[-fe/2，+fe/2]中接收到的n＝m个信号的线性组合；
6、-空时自
7、-空间频率自适应处理(sfap)，其中在对p个滤波信号求和之前，在通过数字滤波器组获得的p个子频段中执行sap。
8、最有效的处理方法是stap和sfap，但它们需要明显更多的计算，特别是为了获得复数权重。
9、问题是找到一种实时快速、高效且廉价的方法来计算复数加权系数。
10、对于计算线性组合的复数权重，有两类算法：
11、-所谓的“直接反演”算法，该算法在于在每个rxx计算周期结束时，通过对在时间间隔上接收到的n个信号的n×n个复数交叉乘积进行积分(因此频率比采样频率慢)，根据接收到的n个信号的互相关矩阵rxx来计算线性组合的复系数；
12、-所谓的“迭代”算法，每次有新的样本可用时(因此在采样频率下)，该算法直接从接收到的信号的样本中逐步更新复系数。
13、迭代算法家族包括所谓的lms(最小均方)方法和所谓的rls(递归最小二乘)方法。lms方法是次优的，并试图通过具有非瞬时收敛性的梯度法来使输出功率最小化。rls方法是最优的，并且直接计算使输出功率最小化的最优系数。它需要更多的计算。
14、直接反演算法使得能够在干扰机基本静止的情况下获得尽可能最佳的性能。此外，在这种情况下，要在硬件中进行的计算简单。然而，这些算法也需要软件计算，因为它们需要浮点运算。因此，计算的速度受到实现这些计算的处理器的性能的限制。在需要短响应时间的非静止(脉冲)干扰机的情况下，性能可能不足。上述情况还限制了天线阵列的信道数量m和stap的延迟数量l，因为计算复数权重要执行的操作的数量与n＝m×l的三次幂成比例。此外，如果希望获得干扰衰减的最佳性能，则有必要将延迟应用于在每个输入信道上接收到的信号，该延迟等于执行rxx矩阵的计算和复数权重系数的计算所需的时间。这样，可以将复数权重应用于用于通过rxx矩阵来计算它们的接收信号样本，从而在干扰随时间波动时保持一致性。然而，在输出信号上引起的延迟可能对下游接收机有害，下游接收机的作用也是提供从gnss信号测量的精确时间，因为它将对解析时间导致偏差。
15、lms方法具有其非常简单的优点，因为它在每个步骤只需要很少的计算，因此在纯硬件部件(如fpga)上是可行的，而在接收到的信号上没有任何显著的延迟。另一方面，该方法需要可能很长的收敛时间(长达10毫秒)来实现与直接反演算法相同的增益性能。在存在非静止干扰的情况下，上述情况可能是不利的。
16、rls方法需要明显更多的计算，但具有非常快的收敛时间(几微秒)。然而，在stap的情况下，该方法对于在纯硬件部件上使用当前技术是不可行的。事实上，在这种情况下，与n2＝(m×l)2成比例的接收到的信号的每个采样周期要执行的计算数量非常大，这导致乘法器数量过多。在纯空间sap的情况下，可以确保用于执行计算的硬件资源，但时钟频率与每个采样周期要执行的太多计算步骤不兼容。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服这些缺点，并提出一种计算复数加权系数的方法，该方法可以在纯硬件部件上以同时快速、高效和廉价的方式执行。
2、为此，本专利技术涉及一种用于gnss接收机的抗干扰设备的crpa天线的电子部分，该电子部分包括：
3、-m个输入端，其被配置为接收来自包括m个基本天线的阵列天线的b个频段中的基本信号；
4、-用于每个输入端和每个频段的带通滤波器组，其被配置为将由该输入端在该频段中以频率fe接收到的每个基本信号分解成p个子频段，以获得频率为fe/p的p个子采样信号；
5、-计算部件，其被配置为在每个子频段中并行地对来自m个输入端的子采样信号应用频率为fe/p的抗干扰处理，以获得干净的子采样信号，该计算部件具有用于所有频段的所有子频段的单个硬件部件，该硬件部件以频率b.fe操作；
6、-求和部件，其被配置为接收相同频段的所有干净的子采样信号，并根据子采样信号形成频率为fe的对应的合成干净信号。
7、根据本专利技术的其他有利方面，电子部分包括单独地或根据所有技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个：
8、-计算部件包括b.p个计算层，该b.p个计算层被配置为实现迭代处理，每个计算层以频率b.fe操作并且能够实现所述迭代处理的步骤或延迟步骤；
9、计算层从层1到层b.p是连续的；
10、-层1能够在每个周期b.fe接收相同子频段的m个子采样信号和来自前一个周期b.fe的层b.p的迭代数据；
11、-所述迭代处理是递归最小二乘法；
12、-所述迭代数据是与对应的m个子采样信号的互相关矩阵rxx的逆矩阵相对应的、维数为m×m的对称复数协方差矩阵pn；
13、-所述迭代处理包括：
14、-第一步骤，其包括复数矢量的计算：
15、pht＝pn.hn+1*
16、其中hn+1是复线矢量，该复线矢量包含来自与当前采样周期对应的带通滤波器组的m个子采样信号；
17、-第二步骤，其包括正实标量的计算：
18、hpht＝hn+1.pht；
19、-第三步骤，其包括正实标量的计算：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于GNSS接收机(12)的抗干扰设备(10)的CRPA天线(15)的电子部分(17)，所述电子部分包括：
2.根据权利要求1所述的电子部分(17)，其中，所述层1能够在每个周期B.Fe接收相同子频段的M个子采样信号和来自前一个周期B.Fe的所述层B.P的迭代数据。
3.根据权利要求2所述的电子部分(17)，其中：
4.根据权利要求3所述的电子部分(17)，其中，所述迭代处理包括：
5.根据权利要求4所述的电子部分(17)，其中，每个干净的子采样信号是对应的复数矢量PHt的分量之一。
6.根据权利要求4所述的电子部分(17)，其中，每个干净的子采样信号是等于所述传播协方差矩阵Pn+1与所述复线矢量H的共轭转置的乘积的复数矢量Pn+1.Hn+1*的分量之一。
7.根据前述任一项权利要求所述的电子部分(17)，其中，所述带通滤波器组是根据多相滤波器技术产生的。
8.根据前述任一项权利要求所述的电子部分(17)，其中，所述求和部件包括对所述干净的子采样信号求和的插值求和滤波器。
9.
10.根据前述任一项权利要求所述的电子部分(17)，其中，所述计算部件(32)是FPGA逻辑电路。
11.一种用于GNSS接收机(12)的抗干扰设备(10)，其包括：
12.一种通过用于GNSS接收机(12)的抗干扰设备(10)的CRPA天线(15)的电子部分(17)进行信号处理的方法，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于gnss接收机(12)的抗干扰设备(10)的crpa天线(15)的电子部分(17)，所述电子部分包括：
2.根据权利要求1所述的电子部分(17)，其中，所述层1能够在每个周期b.fe接收相同子频段的m个子采样信号和来自前一个周期b.fe的所述层b.p的迭代数据。
3.根据权利要求2所述的电子部分(17)，其中：
4.根据权利要求3所述的电子部分(17)，其中，所述迭代处理包括：
5.根据权利要求4所述的电子部分(17)，其中，每个干净的子采样信号是对应的复数矢量pht的分量之一。
6.根据权利要求4所述的电子部分(17)，其中，每个干净的子采样信号是等于所述传播协方差矩阵pn+1与所述复线矢量h的共轭转置的乘积的复数矢量pn+1.hn...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉·马丁，克里斯蒂安·梅伦，达维德·德普拉，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：
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