一种基于两级滤波结构的gnss天线阵抗干扰方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及卫星导航技术领域，特别是卫星导航设备的抗干扰方法，更具体的是 设及一种基于阵列天线的卫星导航接收设备的抗干扰方法。
【背景技术】
[000引 全球卫星导航系统（GlobalP^JavigationSatelliteSystem,简称GNS巧一般由 卫星段、控制段和用户段组成。其中卫星段的GNSS卫星发射导航信号，用户段的卫星导航 接收设备接收来自不同GNSS卫星的导航信号，计算与每颗GNSS卫星的距离并完成位置解 算，从而获得导航定位服务。
[0003] 由于GNSS卫星距离地球很远，卫星导航接收设备接收到的导航信号十分微弱，比 噪声还要低20-30地，因而使得GNSS导航信号很容易受到各种有意和无意干扰信号的影 响。自适应天线阵是目前最为有效的GNSS抗干扰措施，相对于时域和频域抗干扰，它在抑 制宽带干扰方面具有独特的优势。因此目前高端的卫星导航设备尤其是军用卫星导航设备 大多采用了自适应天线阵来抑制干扰。
[0004] 现有的自适应天线阵抗干扰方法可分为盲算法（如功率倒置算法、子空间投影算 法等）和非盲算法（包括最大信干噪比算法、最小方差无失真响应算法等）两类。其中盲 算法不需要卫星信号来波方向、天线阵元幅相特性W及阵元位置等先验信息，实现代价小、 成本低，但此类算法无法在卫星信号方向形成主波束来提高卫星信号增益，因而其性能比 非盲算法差。盲算法在抑制干扰的同时可W在卫星信号方向形成主波束来进一步提高信噪 比，从而提高整个卫星导航设备的定位性能，但此类算法需要先验信息辅助，大部分非盲算 法需要与姿态测量单元（如惯性导航单元）配合使用，且需要校正天线阵元及射频通道的 幅相失配，因而实现代价大。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于两级滤波结构的GNSS 天线阵抗干扰方法，用于在无先验信息辅助条件下，抑制干扰同时在卫星信号方向形成主 波束来进一步提高信噪比，从而在减小实现代价的前提下，获得与非盲算法相近的性能。
[0006] 本发明一种基于两级滤波结构的GNSS天线阵抗干扰方法，是把阵列天线接收到 的信号分别经模拟下变频、A/D采样数字化和数字正交下变频变成数字基带信号，然后送到 第一级滤波器中进行干扰抑制，干扰抑制后的信号进入第二级滤波器，第二级滤波器根据 干扰抑制后的信号估计出信号的空间特征矢量，然后进行波束形成进一步提高信号的信噪 比。
[0007] 本发明一种基于两级滤波结构的GNSS天线阵抗干扰方法，其具体步骤如下：
[000引 （1)对阵列天线接收的射频信号分别进行模拟下变频、A/D采样数字化和数字正 交下变频，生成数字基带信号。
[0009] (2)对数字基带信号送到第一级滤波器中进行第一级滤波处理来抑制干扰。
[0010] 其中，步骤（2)中第一级滤波器的输入、输出和滤波过程定义为：
[0011]
【主权项】
1. 一种基于两级滤波结构的GNSS天线阵抗干扰方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 对阵列天线接收的射频信号分别进行模拟下变频、A/D采样数字化和数字正交下 变频，生成数字基带信号； (2) 对数字基带信号送到第一级滤波器中进行第一级滤波处理来抑制干扰； 其中，步骤（2)中第一级滤波器的输入、输出和滤波过程定义为：
其中，x(t)为第一级滤波器的输入，也即步骤（1)中得到的数字基带信号，为N维列向 量，N为阵列天线的阵元数，Xi (t)表示阵元i对应的数字基带信号，i = 1，2,…，N ;y(t)为 第一级滤波器输出信号，为N维列向量；Rxx为第一级滤波器输入数据X (t)的相关矩阵，为 N维方阵，R、、1表示Rxx的逆矩阵；其中R xx可通过下式计算： Rxx= E[x(t)xH(t)] E(.)表示取平均操作，（.）H则表示共轭转置； (3) 对第一级滤波器输出信号进行第二级滤波来进行盲波束形成，提高卫星信号信噪 比； 步骤（3)中所述第二级滤波是指：根据第一级滤波器输出信号估计信号空间特征矢 量，然后用此空间特征矢量对第一级滤波输出信号进行滤波处理得到最终的阵列输出；所 述信号空间特征矢量由以下方法获得： 用接收机生成的本地伪码信号对第一级滤波器输出信号y(t)进行伪码相关处理，伪 码相关处理输出矢量为： z(0 = f ' y{t)c{tYh 其中T为相关积分时间，取值为lms ;c(t)为接收机生成的本地伪码信号； 得到伪码相关处理输出矢量z (t)后，用下述公式计算伪码相关处理输出矢量的相关 矩阵Rzz: Rzz= E[z(t)zH(t)] 然后求相关矩阵Rzz的主特征矢量v，V即为所述空间特征矢量； 所述用空间特征矢量对第一级滤波器输出信号进行滤波处理得到最终的阵列输出由 以下公式描述： 則=v〃y(，） 其中，只0为最终的阵列输出。
【专利摘要】本发明公开了一种基于两级滤波结构的GNSS天线阵抗干扰方法，是把阵列天线接收到的信号分别经模拟下变频、A/D采样数字化和数字正交下变频变成数字基带信号，然后送到第一级滤波器中进行干扰抑制，干扰抑制后的信号进入第二级滤波器，第二级滤波器根据干扰抑制后的信号估计出信号的空间特征矢量，然后进行波束形成进一步提高信号的信噪比。本发明在无先验信息辅助条件下，该方法能在抑制干扰的同时在卫星信号方向形成主波束，从而在减小实现代价的前提下，获得与非盲算法相近的导航定位性能。
【IPC分类】G01S19-21
【公开号】CN104880714
【申请号】CN201510328634
【发明人】聂俊伟, 陈飞强, 王飞雪, 李峥嵘, 霍树民, 李建, 鲁祖坤, 耿正霖, 李柏渝
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日