括四个主要步骤。具体步骤为:
[0022]第一步:卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀平面阵列，阵元间距为半个波长到一个波长之间，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第O个阵元接收信号为d (k)，作为权值计算的参考信号，第I个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k) = [X1G0...xN(k)]T，其中Xi (k)表示第i个阵元接收信号，i = 1，...，N，自然数k为接收信号时间序号，即k = 1，2，...，符号[]τ表示求转置；
[0023]第二步:已知调零天线接收的强干扰信号个数为J，该个数满足条件J ( N，此时，从第I个阵元到第N个阵元中，任意选择J个阵元接收信号ζ (k) = [X1 (k)...Xj (k) ]τ进行权矢量计算，ζ (k)为J维列矢量；
[0024]第三步:调零天线权矢量w = [W1...w:] J维列矢量，其中w i表示第i个阵元对应的加权值，i = 1，...，J，权矢量计算采用递归最小二乘(RLS，recursiveleast-squares)自适应滤波算法，权值计算流程图如图6所示，具体步骤为:
[0025](I)取k = 0，设置初始权值w(k) = [0...0]τ，取遗忘因子λ为接近于I的常数，逆相关矩阵P (k) = E，其中E为JXJ维单位矩阵；
[0026](2)令k = k+Ι，首先计算中间变量π (k) = P (k_l) z (k)，然后分别计算增益向量K (k) = (k)/[A+zH(k) Ji (k)]，先验误差 ε (k) = d (k) V (k-1) z (k)，逆相关矩阵 P (k)=(Ε-κ (k)zH(k))P(k_l)/A，符号[]η表示取共轭转置;
[0027](4)更新权矢量w (k) = w (k-Ι) + ε * (k) K (k)，符号[]*表示求共轭；
[0028](4)判断w(k)是否收敛，如果没有收敛，重新执行第(2)步；如果已经收敛，则取权矢量w = w (k)，计算结束；
[0029]第四步:得到抗干扰后的调零天线输出信号为e(k) = wHz(k)-d(k)。
[0030]本发明在已知干扰个数为J的前提下，选择阵列中J维列矢量z (k)作为输入信号，通过RLS自适应滤波算法计算权值，实现波束合成。由于在实现抗干扰基础上，减少了加权采用的阵元个数，即减少了有用卫星信号等效多径条数，所以可以减小调零天线对有用卫星信号产生的频率选择性衰落。本发明的优势还在于适用于各种均匀平面阵列，而且由于采用了 RLS自适应算法，适用范围广，收敛速度比LMS算法更快。本发明可以应用于卫星导航接收机调零天线的波束合成中。
【主权项】
1.一种阵元选择性调零天线波束合成方法，具体步骤为: 第一步:卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀平面阵列，阵列编号排列从O开始，阵元间距为半个波长到一个波长之间，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第O个阵元接收信号为d(k)，作为权值计算的参考信号，第I个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量X (k) = [X1G0...xN(k)]T，其中x“k)表示第i个阵元接收信号，i=1，...，N，自然数k为接收信号时间序号，S卩k= 1，2，...，符号[]τ表示求转置； 第二步:已知调零天线接收的强干扰信号个数为J，该个数满足条件J ^ N，此时，从第I个阵元到第N个阵元中，任意选择J个阵元接收信号ζ (k) = [X1 (k)...xT(k)]T进行权矢量计算，z (k)为J维列矢量； 第三步:调零天线权矢量W = [W1...?^^为J维列矢量，其中Wi表示第i个阵元对应的加权值，i = 1，...，J，权矢量计算采用递归最小二乘(RLS，recursive least-squares)自适应滤波算法，具体步骤为: (1)取k= 0，设置初始权值w(k) = [0...0]τ，取遗忘因子λ为接近于I的常数，逆相关矩阵P (k) = E，其中E为JXJ维单位矩阵； (2)令k= k+Ι，首先计算中间变量Ji (k) =P(k-l)z(k)，然后分别计算增益向量κ (k)=π (k) / [ λ +zH (k) Ji (k)]，先验误差 ε (k) = d (k) _wH (k_l) z (k)，逆相关矩阵 P (k)=(Ε-κ (k)zH(k))P(k_l)/A，符号[]η表示取共轭转置； (3)更新权矢量w(k)=w(k-l)+e*(k) K (k)，符号[Γ表示求共轭; (4)判断w(k)是否收敛，如果没有收敛，重新执行第(2)步；如果已经收敛，则取权矢量W = W (k)，计算结束； 第四步:得到抗干扰后的调零天线输出信号为e(k) = wHz(k)-d(k)。2.如权利要求1所述的阵元选择调零天线波束合成方法，其特征在于:权值计算从第I个阵元到第N个阵元中，任意选择的J个阵元接收信号用于波束合成的权值计算，且取z (k)=[X1 (k)...xT(k)]T，将第O个阵元接收信号为参考信号d(k)。3.如权利要求1所述的阵元选择调零天线波束合成方法，其特征在于:在已知干扰个数为J的前提下，选择阵列中J维列矢量z(k)作为输入信号，通过RLS自适应滤波算法计算权值，实现波束合成。4.如权利要求1所述的阵元选择调零天线波束合成方法，其特征在于:计算权矢量的RLS自适应算法步骤为: (1)取k= 0，设置初始权值w(k) = [0...0]τ，取遗忘因子λ为接近于I的常数，逆相关矩阵P (k) = E，其中E为JXJ维单位矩阵； (2)令k= k+Ι，首先计算中间变量Ji (k) =P(k-l)z(k)，然后分别计算增益向量κ (k)=π (k) / [ λ +zH (k) Ji (k)]，先验误差 ε (k) = d (k) _wH (k_l) z (k)，逆相关矩阵 P (k)=(Ε-κ (k)zH(k))P(k_l)/A，符号[]η表示取共轭转置； (3)更新权矢量w(k)=w(k-l)+e*(k) K (k)，符号[Γ表示求共轭; (4)判断w(k)是否收敛，如果没有收敛，重新执行第(2)步；如果已经收敛，则取权矢量W = W (k)，计算结束。
【专利摘要】阵元选择性调零天线波束合成方法，其步骤包括：第一步，由N+1个阵元构成的均匀平面阵列，阵元0接收信号为参考d(k)，其余阵元接收信号构成N维列矢量x(k)；第二步，根据干扰个数J，选择阵列中任意J个阵元接收信号作为权值计算输入信号矢量z(k)；第三步，按照RLS自适应滤波算法，计算权矢量w，直到权值收敛；第四步，调零天线波束合成输出为e(k)＝wHz(k)-d(k)。本发明的优势是通过选择调零天线加权采用的阵元个数，在抑制干扰同时，减小了对有用卫星导航信号产生的频率选择性衰落，同时针对均匀平面阵列，采用RLS算法计算权值，具有适用范围广、收敛速度快的优点。本发明可以应用于卫星导航接收机的调零天线领域。
【IPC分类】H04B7/08
【公开号】CN104993861
【申请号】CN201510264112
【发明人】何海丹, 曾浩, 何凌云, 张云, 任燕飞
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月21日