一种混合卫星导航抗干扰方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合卫星导航抗干扰方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着卫星导航系统在全球范围内的部署，兼容多个导航制式的接收机已然成为时 下研究的热点；由于到达用户终端的卫星信号非常微弱，常淹没于噪声之下，并容易受到复 杂的电磁环境干扰以及人为的干扰，因此兼容多卫星导航系统的接收机抗干扰技术逐步成 为接收机设计的一项关键技术。
[0003] 当前卫星导航抗干扰技术常基于阵列天线抗干扰技术，又分单维域与多维域之 另IJ;单维域的阵列天线抗干扰技术为纯空域抗干扰技术，该技术仅仅依赖干扰与信号的来 向，当干扰来向与卫星信号来向空域区分较大时，空域抗干扰技术具有良好的性能，否则便 不能做到有效区分；为此联合时域、频域、极化域的二维联合滤波可以有效的弥补单纯空域 滤波的不足，在上述的多维域联合抗干扰技术当中，空时二维联合抗干扰技术应用的较为 广泛。
[0004] 在空时二维联合抗干扰技术中，常常选用以下两种约束模式：法向约束抗干扰模 式和无约束抗干扰模式；所述法向约束抗干扰模式：这种工作模式将天线阵平面的法线方 向作为天线阵列增益的最大方向，根据干扰来向自适应调整天线阵零陷位置，自适应地抑 制干扰信号，天线阵列在法向约束下的阵列方向图具有较窄的主瓣和较大的主瓣增益，因 此在接收高仰角卫星信号时具有一定优势，但很难收到俯仰角较低的卫星信号，致使总收 星数目下降，尤其当天线阵面发生倾斜时，收星情况会进一步恶化，进而影响到抗干扰性 能；所述无约束抗干扰模式：这种工作模式在保证单个阵元增益为常数的约束条件下使总 的输出功率最小却不至于为零，被约束的天线阵元常被称为主天线，其余天线被称为副天 线，其阵列方向图较法向约束抗干扰模式有主瓣较宽的特点，但阵列法向增益不及法向约 束抗干扰模式，在无约束抗干扰模式，可以收到俯仰角较低的卫星信号，在收星数目上具有 一定优势。
[0005] 针对于多系统导航抗干扰而言，不论是空时法向约束抗干扰模式还是空时无约束 抗干扰模式都存在一定的技术缺陷；这是由于对多系统导航信号而言，不同导航制式的导 航信号间隔分布于整个信号包络之中，而并非像单一系统导航信号那样位于整个信号包络 的中心，又传统的空时滤波技术由于引入时域滤波，会在整体滤波输出频谱之上产生一定 的陷波频率点，因此在对多系统使用空时法向约束抗干扰模式时，很难使其时域陷波频率 点很好地避开有用信号的频点，如是滤波会对系统收星造成严重的损失；若使混合导航信 号的整体带宽位于时域滤波器的主瓣当中以避开时域滤波的频率陷波，则空时滤波的阶数 则应显著降低来迎合更宽的带宽，如是会导致空时滤波的频率分辨力的下降，进而影响空 时滤波的性能；又对于空时无约束抗干扰模式而言，虽然在时域陷波程度上不如空时法向 约束抗干扰模式下剧烈，然而其时域滤波器的线性相位特性与法向约束相比具有些许差 距，再者，由于空时无约束抗干扰模式采用约束主天线增益为常数的约束条件并使总的输 出功率最小，因此当主天线出现故障时，系统便无法保证正常的收星工作，将会给系统带来 颠覆性影响。
[0006] 发明专利201310275142. 4公开了一种空时自适应滤波处理方法，它通过对空时 自适应滤波系数的平滑处理，减少了系数的波动，使空时滤波器输出的数据更加平稳，提高 了系统的可靠性，但对多系统混合卫星导航抗干扰的处理不太适用。
【发明内容】
[0007] 针对上述情况，本发明目的在于提供一种混合卫星导航抗干扰方法及装置，它能 在空时法向约束抗干扰模式下通过对时域导向矢量约束的调整，使得不同制式的导航信号 分别位于空时滤波器的不同主瓣当中实现不损失系统频率分辨力的情况下兼故多系统导 航抗干扰；并且整体结构科学合理，安装和操作方便，制造成本低，无环境污染，易于普及推 广使用。
[0008] 为实现上述任务，一种混合卫星导航抗干扰方法，它包括以下步骤：
[0009] a.对天线阵列接收的信号作低噪声放大处理；
[0010] b.对经低噪声放大处理后的接收信号作下变频处理，将射频信号变频至中频；
[0011] C.依照采样频率对中频混合导航信号进行模数A/D转换采样，并作带通滤波处理 以滤除带外干扰信号；
[0012] d.在空域法向约束条件下对中频混合导航信号进行时域约束，并确定空时滤波参 数范围；
[0013]e.以上步骤中的时域约束和空时滤波参数对中频混合导航信号作二维空时抗干 扰滤波；
[0014] f.对滤波后的数据信号进行数模D/A转换后并输出；
[0015]g.对模拟信号作上变频处理转换为射频信号输出给导航接收机。
[0016] 为实现本发明结构、效果优化，其进一步的措施：所述步骤c包括对中频混合导航 信号确定不同导航信号的确切频率范围以及中心频点，依据中心频点确定采样频率。
[0017] 所述步骤d中包括将时域导向矢量约束为带宽最宽的导航信号的载波频点，并确 定空时滤波参数范围，即抽头数目N与抽头间延时T的可用范围，并对空时滤波参数范围进 行微调，使得不同频段的导航信号避开陷波点能都位于空时滤波器主瓣当中。
[0018] 所述步骤e中对中频混合导航信号作二维空时抗干扰滤波后空时滤波器的最终 输出信号可以表不为：
[0019]
W表示空时滤波器的权矢量，X为丽X1接收数据向量，M为阵元数目，N为时域抽头数目。
[0020] 本发明还提供一种混合卫星导航抗干扰装置，它包括顺次连接的天线阵列、模拟 下变频模块、导航抗干扰模块和模拟上变频模块；所述天线阵列用于将接收到的混合卫星 导航信号作低噪声放大处理后输送给模拟下变频模块作下变频处理，即将射频信号变频至 中频后输送到导航抗干扰模块，所述导航抗干扰模块对中频混合导航信号进行二维空时抗 干扰滤波处理后传输给模拟上变频模块作上变频处理，即将中频信号变频至射频信号输 出。
[0021] 所述导航抗干扰模块包括顺次连接的模数转换模块、空时自适应滤波处理模块和 数模转换模块；所述模数转换模块依照采样频率对中频混合导航信号进行模数A/D采样分 别转换为数字信号，所述空时自适应滤波处理模块对数字信号在空域法向约束条件下将时 域导向矢量约束为带宽最宽的导航信号的载波频点，并按照选定的空时滤波参数范围对数 字信号作二维空时抗干扰滤波处理，所述数模转换模块将对作二维空时抗干扰滤波后的数 字信号经数模D/A转换为模拟信号并输出。
[0022] 所述天线阵列包括四个天线阵元和低噪声放大器，所述四个天线阵元分别与低噪 声放大器连接。
[0023] 所述模数转换模块经带通滤波器与空时自适应滤波处理模块连接用于对转换为 数字信号的中频混合导航信号进行带通滤波处理以滤除带外干扰信号。
[0024] 本发明相比现有技术所产生的有益效果：
[0025]I、本发明采用将时域导向矢量约束为带宽最宽的导航信号的载波频点，并在空 时滤波参数选定的范围内进行微调，使得不同频段的导航信号避开陷波点能都位于空时滤 波器主瓣当中，可以保障在不损失系统频率分辨力的情况下而避开空时陷波频率点，并兼 故多系统卫星导航抗干扰处理；
[0026]II、本发明采用将时域导向矢量约束为带宽最宽的导航信号的载波频点，并在空 时滤波参数选定的范围内进行微调，使得不同频段的导航信号避开陷波点能都位于空时滤 波器主瓣当中，可有效避免使用无约束抗干扰模式下的导航信号单点失效稳定性不足的问 题；
[0027]III、本发明采用将时域导向矢量约束为带宽最宽的导航信号的载波频点，并在空 时滤波参数选定的范围内进行微调，使得不同频段的导航信号避开陷波点能都位于空时滤 波器主瓣当中，可使系统滤波输出信号具有较好的带内平坦度，便于导航接收机对信号进 行解算和分析；
[0028]IV、本发明采用在空时法向约束抗干扰模式下通过对时域导向矢量约束的调整， 使得不同制式的导航信号分别位于空时滤波器的不同主瓣当中实现不损失系统频率分辨 力的情况下兼故多系统导航抗干扰；并且整体结构科学合理，安装和操作方便，制造成本 低，滤波输出信号平稳，提高了系统的可靠性，市场前景广阔，便于推广使用。
[0029] 本发明广泛适用于各种混合卫星导航设备配套使用。
[0030] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0031] 构成本申请一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施 例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0032] 图1为本发明的硬件连接结构示意图。
[0033] 图2为本发明空时自适用滤波结构示意图。
[0034]图3为现有空时法向模式N=2、T=4条件下的系统时域陷波频谱图。
[0035] 图4为本实施例中空时法向模式N=2、T = 4,时域导向矢量约束BD2B1载波频 点的空时滤波输出频谱图。
【具体实施方式】
[0036] 如图1所示，本发明提供一种混合卫星导航抗干扰装置，它包括顺次连接的天线 阵列、模拟下变频模块、导航抗干扰模块和模拟上变频模块；所述天线阵列用于将接收到的 混合卫星导航信号作低噪声放大处理后输送给模拟下变频模块作下变频处理，即将射频信 号变频至中频后输送到导航抗干扰模块，所述导航抗干扰模块对中频混合导航信号进行二 维空时抗干扰滤波处理后传输给模拟上变频模块作上变频处理，即将中频信号变频至射频 信号输出；所述导航抗干扰模块包括顺次连接的模数转换模块、空时自适应滤波处理模块 和数模转换模块；所述模数