一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到卫星导航接收机的调零天线领域，具体涉及卫星导航接收机调零天 线的权值计算方法。 技术背景
[0002] 卫星导航接收机所接收到的卫星信号非常微弱，信号强度通常比噪声还小，所以 极易被干扰。以阵列天线为基础的调零天线，通过自适应算法调整每个阵元接收信号权值， 使得阵列天线方向图在干扰信号方向形成零陷，从而抑制干扰。传统已有的调零天线总体 结构如图1所示（图中忽略了模数转换模块），阵列由N+1个阵元构成，第0个阵元接收信 号是参考信号d(k)，而其他阵元接收信号作为阵列输入信号x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T， k= 1，2,...表示信号时间序号，符号[]T表示取转置。通过对接收信号x(k)进行复数加 权，阵列输出为e(k) =wHx(k)_d(k)，其中权矢量为w=[Wi...wN]T，符号[]H表示取共轭 转置。已有调零天线利用d(k)和x(k)，通过自适应滤波算法进行权矢量w计算，计算中采 用了所有阵元接收数据。根据调零天线理论，N+1个阵元最多可以抗N个干扰信号，所以， 当干扰个数J已知时，调零天线只需要J+1个阵元就能够实现抗干扰功能。另一方面，由于 调零天线仅仅对干扰信号进行抑制，产生的权矢量w对于卫星信号而言，是一组相互独立 的随机参数。这样，每个阵元通道的卫星信号，都等效于是接收机所接收的卫星信号的一个 多径分量，即N+1个阵元产生N+1条多径。显然，调零天线加权采用的阵元数越多，卫星信 号的等效多径也越多。根据无线通信的信道相关理论，多径数越多，信道频率选择性衰落越 严重。因此，对于卫星信号而言，加权采用的阵元数越少越好。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是：在卫星导航接收机调零天线中，采用所有阵元接 收信号进行权矢量计算，会对有用的卫星信号产生频率选择性衰落。
[0004] 解决上述问题的技术方案是一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法，具体 步骤为：
[0005] 第一步：卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀线阵，阵元间距为 载波的半个波长，N为一个自然数；接收信号经过模数转换后，第0个阵元接收信号为d(k)， 作为权值计算的参考信号，第1个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T，其中xjk)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[]T表示求转置；
[0006] 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， 仅仅选择第1个阵元到第J个阵元接收信号z(k) =[Xi(k) . . .xT(k) ]T进行权矢量计算， z(k)为J维列矢量；
[0007] 第三步：调零天线权矢量w=[Wi. . .w』1*J维列矢量，其中wi表示第i个阵 元对应的加权值，i= 1，...，J，权矢量计算采用最小均方（LeastMeanSquare，LMS)自适 应滤波算法，具体步骤为：
[0008] (1)取k= 1，设置初始权值w(k) = [1，..，1]T，定义步长y为一个大于0的常数， 为确保LMS自适应滤波算法收敛，步长y要满足条件
【主权项】
1. 一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法，具体步骤为： 第一步：卫星导航接收机调零天线是由N+1个阵元构成的均匀线阵，阵元间距为载波 的半个波长，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1个到第N个阵元接收信号表示为N维列矢量x(k) = [Xl(k) ... xN(k) ]τ，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； 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 < Ν，此时，仅仅 选择第1个阵元到第J个阵元接收信号ζ (k) = [X1 (k) ... X1GO ]τ进行权矢量计算，ζ (k) 为J维列矢量； 第三步：调零天线权矢量W= [Wi ... W^tSJ维列矢量，其中Wi表示第i个阵元对 应的加权值，i = 1，...，J，权矢量计算采用最小均方（Least Mean Square，LMS)自适应滤 波算法，具体步骤为： (1) 取1^=1，设置初始权值《(1〇 = [1，..，1]'定义步长以为一个大于0的常数，为 确保LMS自适应滤波算法收敛，步长μ要满足条件
λ _为接收信号协方差矩 阵的最大特征值； (2) 计算e(k) =/(k)z(k)-d(k)，符号[]Η表示取矢量的共轭转置； (3) 更新权矢量w (k+1) =w (k) +UeiXk) ζ (k)，符号[Γ表示求共轭； (4) 判断w(k+l)是否收敛，如果没有收敛，则取k = k+Ι，重新执行第（2)步；如果已经 收敛，则取权矢量w = w (k+Ι)，计算结束； 第四步：抗干扰后的调零天线输出信号为e (k) =/z (k)-d (k)。
【专利摘要】一种卫星导航接收机调零天线的权值计算方法，其步骤包括：第一步，把N+1个阵元接收信号进行模数转换，得到参考信号d(k)和N维列矢量输入信号x(k)；第二步，在已知干扰个数J的前提下，把第1个到第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LMS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。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】G01S19-37, G01S19-21
【公开号】CN104536013
【申请号】CN201410842603
【发明人】曾浩, 杨清昆, 周建文, 崔悦琪, 幸倩, 刘玲
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月30日