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；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；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。
[0037] 如图2所示，本发明的空时滤波器的最终输出信号可以表示为：
[0038]
[0039] 其中，W表示空时滤波器的权矢量，X为丽X 1接收数据向量，M为阵元数目，N为 时域抽头数目；又设抽头间时延为T (T为系统采样时钟周期的正整数倍），则该系统的差分 方程可以表示为：
[0040] y (k) = W11X1 (k) +W12X1 (k_T) +??? +WinX1 (k_NT) +
[0041 ] W21X2 (k) +W22X2 (k-T) +. . . +ff2Nx2 (k-NT) +. . . +
[0042] ffM1xM (k)+ffM2xM (k~T) +. . . +ffMNxM(k-NT)
[0043] 由于对于每路天线阵元所接收到的信号都做同样的时域延时处理，现取一路信号 做时域分析，如是得到简化的系统差分方程可改写为：
[0044] y (k) = W1X (k) +ff2x (k~T) +. . . +ffNx (k~NT)
[0045] 做Z变换（即将时域信号离散时间序列变换为在复频域的表达式）可得：
[0046] Y (z) = W1X (z) +W2X (z) z T+. ?? +WnX (z) z NT
[0047] = X (z) (W^ff2Z T+. . . +ffNz nt)
[0048] 得Z域系统函数为：
[0050] 由Z域系统函数可知，该系统最高阶数为NXT，即为抽头数目N和抽头间时延数目 T之积，系统将在坐标原点处具有一个NXT重极点，由分子多项式可知此系统具有NXT个 零点，即在[0，Fs]区间上具有NXT个陷波点，其中Fs为采样频率；由系统函数公式可知T 决定幅频响应中主瓣的个数，即在采样频率[0, Fs]内共有T个主瓣，而抽头数N决定主瓣 间零点的个数；随着总阶数的升高，采样频率Fs内的陷波频点数目显著增加，频率分辨性 能增强；每两个零点之间的相频特性响应满足线性相位关系，滤波器主瓣增益有所提高的 同时主瓣带宽有所变窄；对于导航信号而言，该主瓣带宽应当大于导航信号的带宽，否则频 带内将会产生明显的陷波，线性相位亦将会遭到破坏，对后端导航信号的相关解调将会产 生一定的影响。
[0051] 如图3所示，在传统的空时法向模式N= 2、T= 4条件下对混合不同导航制式的 整体信号做抗干扰模式滤波，由于混合信号的整体带宽大于系统滤波器的主瓣带宽，导致 频带内产生明显的陷波，线性相位亦将遭到破坏，对后端导航信号的相关解调将会产生影 响，因此难以兼顾所有频带的混合导航信号。
[0052] 结合附图，本发明的实施例1 :采用卫星导航系统为GPSLl频点与BD2B1频点混 合系统，卫星导航信号的频带范围为I. 559098GHz~I. 57642GHz，天线阵元个数为4 ;对卫 星导航信号进行抗干扰处理方法包括以下步骤：
[0053] 1)对天线阵列接收信号作低噪声放大处理；
[0054] 2)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；
[0055] 3)确定GPSLl频点信号为 54. 25MHz±IMHz，BD2B1 频点信号为 39. 75MHz±2MHz， 混合导航信号中心频点为47MHz;因GPSLI与BD2B1两种制式的导航信号载波频率相近， 间隔仅有14. 5MHz，且混合导航信号中心频点为47MHz，故以61. 5MHz的采样频率对混合导 航信号进行模数A/D采样分别转换为数字信号，并作带通滤波处理以滤除带外干扰信号；
[0056] 4)由于GPSLl信号带宽2MHz，BD2Bl信号带宽4MHz，在空域法向约束条件下将时 域约束为BD2B1载波频点39. 75MHz，并确定空时滤波参数N= 2、T= 4 ;
[0057] 5)以上步骤中的时域约束和空时滤波参数N= 2、T= 4对中频混合导航信号作 二维空时抗干扰滤波处理，如图4所示为抗干扰滤波处理后的输出频谱图，从图4中可以看 出BD2B1频点信号39. 75MHz±2MHz与GPSLl频点信号54. 25MHz±IMHz分别位于空时滤 波频率特性的不同主瓣当中，可有效避免传统空时法向抗干扰模式下滤波对多导航系统信 号的陷波损失；
[0058] 6)对滤波后的数据信号进行数模D/A转换为模拟信号后输出；
[0059] 7)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。
[0060] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种混合卫星导航抗干扰方法，其特征在于包括以下步骤： a. 对天线阵列接收的信号作低噪声放大处理； 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； 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； 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； 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； f. 对滤波后的数据信号进行数模D/A转换后并输出； 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。2. 根据权利要求1所述的一种混合卫星导航抗干扰方法，其特征在于所述步骤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。3. 根据权利要求1所述的一种混合卫星导航抗干扰方法，其特征在于所述步骤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。4. 根据权利要求1所述的一种混合卫星导航抗干扰方法，其特征在于所述步骤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示为：其中W表示空时滤波器的权矢量，X为MNX1接收数据向量，M为阵元数目，N为时域抽头数 目。5. 实现权利要求1~4中任意一项所述的混合卫星导航抗干扰方法的混合卫星导航抗 干扰装置，其特征在于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。6. 根据权利要求5所述的混合卫星导航抗干扰装置，其特征在于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。7. 根据权利要求5所述的一种混合卫星导航抗干扰装置，其特征在于所述天线阵列包 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。8.根据权利要求6所述的一种混合卫星导航抗干扰装置，其特征在于所述模数转换模 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。
【专利摘要】一种混合卫星导航抗干扰方法，它包括以下步骤：1)对天线阵列接收的信号作低噪声放大处理；2)对低噪声放大处理后的信号作下变频处理；3)对中频信号进行模数转换采样；4)在空域法向约束条件下对中频信号进行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；5)对中频混合导航信号作二维空时抗干扰滤波处理；6)对滤波后的数据信号进行数模转换；7)对模拟信号作上变频处理后输出给导航接收机；它采用在空时法向约束抗干扰模式下经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兼故多系统导航抗干扰；它广泛适用于各种混合卫星导航设备配套使用。
【IPC分类】G01S19/21
【公开号】CN105223590
【申请号】CN201510710712
【发明人】宫研云, 王伶, 史尚奇, 葛梦佳, 张兆林, 郭智俊, 杨涛, 周真
【申请人】国信军创(岳阳)六九零六科技有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月27日