卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应的联合抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星导航抗干扰技术领域，特别是设及一种卫星导航欺骗式和压制式 干扰盲自适应的联合抑制方法。
【背景技术】
[0002] 全球卫星导航系统(GNSS)能够为全世界各类用户提供全天候、高精度的导航定位 信息，但是由于卫星信号极其微弱，因此容易受到各种类型干扰的影响。压制式干扰是一种 大功率干扰，运种干扰的存在易使GNSS接收机因无法锁定卫星信号而不能工作。与压制式 干扰不同的是，转发式欺骗干扰一方面其功率位于噪声水平之下但仍高于真实卫星信号， 另一方面其结构与真实卫星信号结构相同，因此GNSS接收机会毫无意识地锁定在欺骗式干 扰上，并基于虚假的信号来计算看似可靠的错误导航定位信息。
[0003] 目前，利用天线阵列来抑制欺骗式干扰受到了越来越多研究单位和学者的关注。 化neshmand S.提出了一种基于两阵元的天线阵列方法，其通过将两阵元接收到的信号共 辆相乘而估计出一个欺骗干扰的来波方向，再利用正交投影的方法来抑制欺骗式干扰。 McDowell C.E.提出了一种基于多阵元天线的欺骗式干扰检测和抑制方法，该方法将阵列 天线多波束形成与GI^相关器结合，从而达到抑制欺骗式干扰的目的。现在有许多文献都公 开了全球卫星导航抗压制式干扰的方法，其中最小功率算法是一种十分有效、简单、易实现 的方法。但W上描述的运些方法都只是考虑了一种干扰存在的环境，因此无法保障GNSS的 安全应用，因此有必要提出一种联合抑制欺骗式干扰和压制式干扰的方法。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种卫星导航欺骗式和压制式干扰盲 自适应联合抑制方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的一种卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应的 联合抑制方法，其特征在于:其包括按顺序进行的下列步骤：
[0006] 1)将阵列天线接收到的射频信号进行下变频转化为多路数字中频信号；
[0007] 2)对多路数字中频信号进行计算得到多路数字中频信号的协方差矩阵;选择设定 的对角加载量对多路数字中频信号的协方差矩阵进行负对角加载，然后采用最小功率算法 计算出加权矢量；
[000引3)将步骤2)中获得的加权矢量与多路数字中频信号进行加权，得到一路加权数字 中频信号；
[0009] 完成卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应的联合抑制。
[0010] 其中，在步骤3)中，将步骤2)中获得的加权矢量与多路数字中频信号进行加权，具 体为:利用步骤2)计算出的加权矢量对多路数字中频信号进行波束形成，使天线方向图在 欺骗式干扰和压制式干扰的方向上形成零陷。
[0011] 本发明所取得的有益效果为：
[0012] 本发明提供的卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应联合抑制方法是通过负对 角加载的过程来提高干扰与噪声的功率比值，那么欺骗式干扰抑制问题就变成了强干扰抑 制问题，并且压制式干扰抑制也属于强干扰抑制问题，因此，本发明能够在不需要知道两种 干扰的波达方向和数目的条件下自适应地在两种干扰的波达方向上形成零陷，达到同时抑 制两种干扰的目的。本发明方法实现简单，并且可W作为一个单独的抗干扰模块嵌入到普 通接收机中。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明方法中自适应权值和传统的最小功率算法对应权值的天线方向图的 比较。
[0014] 图2是未采取本发明方法抑制两种干扰时接收机捕获所有卫星的结果。
[0015] 图3是仅采取传统的最小功率算法抑制两种干扰时接收机捕获所有卫星的结果。
[0016] 图4是采取本发明方法抑制两种干扰时接收机捕获所有卫星的结果。
[0017] 图5是仅采取传统的最小功率算法抑制两种干扰时接收机捕获到的PRN1的峰值的 结果。
[0018] 图6是采取本发明方法抑制两种干扰时接收机捕获到的PRN1的峰值的结果。
[0019] 图7为本发明提供的卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应联合抑制方法流程 图。 具体实施方案
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自 适应联合抑制方法进行详细说明。为了方便起见，下面WGPS系统和由Μ个阵元组成的等距 阵列天线为例加 W说明。实际上，本发明适用于任意阵列天线，且不需要知道阵列流形信 息。
[0021] 如图7所示，本发明提供的卫星导航欺骗式和压制式干扰盲自适应的联合抑制方 法，包括W下步骤：
[0022] 1)将阵列天线接收到的射频信号进行下变频转化为多路数字中频信号；
[0023] 转发式欺骗干扰信号是利用欺骗干扰机通过接收多个真实卫星信号，然后根据欺 骗目的，对运些卫星信号进行延迟和放大，并沿着一个方向转发出去而实施的干扰。因此， 转发式欺骗干扰的功率要大于真实卫星信号的功率但低于噪声水平。压制式干扰是一种常 见的干扰，其特点就是功率很大，远高于噪声水平。
[0024] 当卫星导航信号的传播环境中存在压制式干扰和转发式欺骗干扰的时候，GPS接 收机阵列天线接收到的中频信号的信号模型为：
[0025]
[00%]其中，和jj(t)表示第1个真实卫星信号、第k个转发式欺骗干扰和第 j个压制式干扰，（1 = 1，. . .，Na;k=l,...，化；j = l, . . .，J)。上标a和S分别表示真实卫星信 号和欺骗式干扰信号。3(Θι)、6(《）和为真实卫星信号、转发式欺骗干扰和压制式干 扰的导向矢量，为了简单起见，本发明给出导向矢量3(θ?)的详细表达式为：
[0027]
[0028] θι是真实卫星信号的波达方向，Μ是阵列天线包含的阵元数目。为了便于更清楚地 理解转发式欺骗干扰和真实卫星信号的差异，却(0和4(0的表达式如下：
[0031] D(t)和C(t)分别表示导航电文和测距码(C/A码），ρ、τ、φ和f分别表示接收信号的 功率、码延时、相位和多普勒频率。如式(4)所示，一个转发式欺骗干扰源是由Νκ颗转发的卫 星信号构成，其功率虽然高于真实卫星信号但仍位于噪声水平之下，因此可W看作弱干扰 信号，而压制式干扰属于强干扰信号。n(t)表示均值为0且方差为的加性高斯白噪声矢 量。
[0032] 2)对多路数字中频信号进行计算得到多路数字中频信号的协方差矩阵;选择设定 的对角加载量对多路数字中频信号的协方差矩阵进行负对角加载，然后采用最小功率算法 计算出加权矢量；
[0033] 首先，最小功率算法是一种抑制强干扰的有效方法，假设阵列天线接收的信号只 包含真实卫星信号、一个强干扰和噪声部分，那么代价函数表示为：
[0039] 其中R为阵列天线接收信号的协方差矩阵R = E{x(t)x(t)H}，w为阵列天线的加权 矢量，s = [l，0，...，0]τ,
。协方差矩阵R经过特征分解后可W用特征矢量来表示：
[0040]
[0041] 特征值满足λι > λ2 >…> =…=Am = 〇2，J为强干扰的数目，为加性高 斯白噪声的功率，Μ个特征值对应的特征向量为m(i = l，2，...，M)。因此协方差矩阵的逆矩 阵R-1可W分为两项：
[0042]
[00创考虑λι >