基于改进的功率倒置法的ads-b压制式干扰抑制方法
【专利摘要】一种基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法。其包括将阵列天线接收到的射频信号转换为数字中频信号；对数字中频信号下采样；利用下采样后的信号样本估计接收信号的协方差矩阵；利用协方差矩阵计算基于功率倒置法的自适应天线阵列加权矢量等步骤。本发明结合ADS-B信号持续时间很短且断断续续，压制式干扰持续存在的特点，通过对数字中频信号下采样，利用下采样后的信号样本估计协方差矩阵，减弱ADS-B信号对接收信号协方差矩阵的影响；利用上述协方差矩阵计算阵列加权矢量，进行波束形成，抑制压制式干扰。采用本发明方法能使天线方向图在压制式干扰方向形成零陷，在其他方向保持增益基本不变，以抑制压制式干扰。
【专利说明】基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于ADS-B干扰抑制【技术领域】，特别是涉及一种基于改进的功率倒置法的 ADS-B压制式干扰抑制方法。
【背景技术】
[0002] 广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，简称 ADS-B)是一种基于全球卫星导航系统和地-空、空-空数据链通信的航空器监视技术，是国 际民航组织确定的未来主要航空监视技术，在空中交通管制领域应用前景广泛。然而，由于 ADS-B信号很弱，仅比噪声高10?20dB，因此很容易受到各种有意和无意干扰的影响。如 果干扰信号很强，超过ADS-B接收机的最小触发门限，将使ADS-B接收机无法工作，从而不 能获得飞机的位置、速度、飞行目的等信息，结果引起严重的后果，因此研究ADS-B抗压制 式干扰技术具有非常重要的意义。
[0003] 由于ADS-B系统的脆弱性，亟需一种有效的ADS-B压制式干扰抑制方法，保证 ADS-B系统安全可靠运行。目前，在移动通信、卫星导航抗干扰领域应用较多的功率倒置算 法是基于信号方向已知的MVDR方法，其不需阵列姿态信息，实现简单；同时注意到ADS-B 信号持续时间短（每帧持续时间仅为120 μ s)且断断续续、时有时无，而压制式干扰一般在 观测时间内一直存在。因此，可以结合ADS-B信号和干扰持续时间不同的特点，改进传统功 率倒置算法，将其应用于ADS-B的压制式干扰抑制。
【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不改变ADS-B接收机结构，保持 异于压制式干扰方向增益基本不变，能够抑制干扰的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制 式干扰抑制方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑 制方法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转换为数字中频信号；
[0007] (2)对上述数字中频信号下采样；
[0008] (3)利用下采样后的信号样本估计接收信号的协方差矩阵，以减弱ADS-B信号对 协方差矩阵的影响；
[0009] (4)利用上述协方差矩阵计算基于功率倒置法的自适应天线阵列加权矢量，进行 波束形成，以抑制压制式干扰。
[0010] 在步骤（2)中，所述的对数字中频信号下采样的方法是按照某个特定的采样率对 数字中频信号进行等间隔采样，以降低算法复杂度。
[0011] 在步骤（3)中，所述的利用下采样后的信号样本估计接收信号的协方差矩阵，以 减弱ADS-B信号对协方差矩阵的影响的方法是基于ADS-B信号持续时间很短且断断续续， 而压制式干扰持续存在的特点，利用估算协方差矩阵所用方法的平均作用，减弱ADS-B信 号对协方差矩阵的影响。
[0012] 在步骤（4)中，所述的利用上述协方差矩阵计算基于功率倒置法的自适应天线阵 列加权矢量，进行波束形成，以抑制压制式干扰的方法是将常规的功率倒置法应用于ADS-B 压制式干扰抑制，使天线方向图在压制式干扰方向形成零陷，在其他方向保持增益基本不 变，以抑制压制式干扰，提高天线阵列输出端的信干噪比
[0013] 本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法结合ADS-B信 号持续时间很短且断断续续，压制式干扰持续存在的特点，首先，通过对数字中频信号下采 样；其次，利用下采样后的数据样本估计协方差矩阵，计算阵列加权矢量，进行波束形成，抑 制压制式干扰。采用本发明的方法能够使天线方向图在压制式干扰方向形成零陷，在其他 方向保持增益基本不变，抑制压制式干扰，提高天线阵列输出端的信干噪比。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法原理示 意图；
[0015] 图2(a)是本发明中基于均匀线阵，阵元数目为2时天线波束图；
[0016] 图2(b)是本发明中基于均匀线阵，阵元数目为4时天线波束图；
[0017] 图3(a)为基于均匀线阵，阵元数目为2时采用本发明方法进行干扰抑制前的信号 波形；
[0018] 图3(b)为基于均匀线阵，阵元数目为2时采用本发明方法进行干扰抑制后的信号 波形。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例和附图对本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式 干扰抑制方法做出详细说明（以均匀线阵为例）。
[0020] 如图1所示，本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法 是利用自适应阵列天线抑制干扰来实现，即通过在阵列天线和普通ADS-B接收机之间嵌入 基于功率倒置法的自适应ADS-B压制式干扰抑制模块（图1中虚线部分）来实现的，不改 变ADS-B接收机的内部结构。
[0021] 首先利用图1中虚线部分示出的自适应ADS-B压制式干扰抑制模块对经过下变 频、A/D转换等处理的数字中频信号进行下采样，其次根据功率倒置法，计算天线阵列权值， 对各个阵元接收信号进行加权，抑制干扰，最后，将干扰抑制后的信号送入ADS-B接收机进 行处理。
[0022] 本发明提供的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法包括按顺序 进行的下列步骤：
[0023] (1)将阵列天线接收到的射频信号转换为数字中频信号；
[0024] 假设入射到该阵列天线的信号满足窄带远场平面波的条件，当信号入射到ADS-B 接收机天线阵上时，将阵列天线接收到的信号通过由低噪放、混频器及自动增益控制电路 等组成的下变频模块下变频到中频，然后经过A/D转换得到数字中频信号，阵列天线接收 得到的中频信号模型为：
【权利要求】
1. 一种基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法，其特征在于，其包括按 顺序进行的下列步骤： (1) 将阵列天线接收到的射频信号转换为数字中频信号； (2) 对上述数字中频信号下采样； (3) 利用下采样后的信号样本估计接收信号的协方差矩阵，以减弱ADS-B信号对协方 差矩阵的影响； (4) 利用上述协方差矩阵计算基于功率倒置法的自适应天线阵列加权矢量，进行波束 形成，以抑制压制式干扰。
2. 根据权利要求1所述的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法，其特 征在于，在步骤（2)中，所述的对数字中频信号下采样的方法是按照某个特定的采样率对 数字中频信号进行等间隔采样，以降低算法复杂度。
3. 根据权利要求1所述的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法，其特 征在于，在步骤（3)中，所述的利用下采样后的信号样本估计接收信号的协方差矩阵，以减 弱ADS-B信号对协方差矩阵的影响的方法是基于ADS-B信号持续时间很短且断断续续，而 压制式干扰持续存在的特点，利用估算协方差矩阵所用方法的平均作用，减弱ADS-B信号 对协方差矩阵的影响。
4. 根据权利要求2所述的基于改进的功率倒置法的ADS-B压制式干扰抑制方法，其特 征在于，在步骤（4)中，所述的利用上述协方差矩阵计算基于功率倒置法的自适应天线阵 列加权矢量，进行波束形成，以抑制压制式干扰的方法是将常规的功率倒置法应用于ADS-B 压制式干扰抑制，使天线方向图在压制式干扰方向形成零陷，在其他方向保持增益基本不 变，以抑制压制式干扰，提高天线阵列输出端的信干噪比。
【文档编号】H04B7/08GK104393883SQ201410607926
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月1日 优先权日:2014年11月1日
【发明者】吴仁彪, 陈庚, 王文益, 卢丹, 王璐, 贾琼琼 申请人:中国民航大学