通用的卫星导航系统多类干扰抑制方法技术方案

本发明专利技术公开一种通用的卫星导航系统多类干扰抑制方法，是利用自适应阵列天线抑制干扰来实现，有以下步骤：将阵列天线接收到的模拟射频信号转换为数字中频信号；将转换后的数字中频数据向干扰正交补空间投影；对投影后的数据进行低副瓣常规波束形成抑制多径；计算阵列加权矢量；将波束形成后的卫星导航信号转换为模拟射频信号送入接收机。所述的利用自适应阵列天线抑制干扰，是通过在阵列天线和卫星导航系统接收机之间嵌入一个二级干扰处理器来实现的，不改变卫星导航系统接收机的内部结构。本发明专利技术无需改变普通导航接收机的内部结构，和现有的接收机有很好的兼容性，能在常见的欺骗式干扰、压制性干扰和卫星多径干扰共存的情况下，保证卫星导航接收机正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卫星导航系统干扰抑制方法。特别是涉及一种不改变现有卫星导航 系统接收机结构，能够抑制各类干扰的。
技术介绍
卫星导航系统是以人造卫星作为导航台的星基无线电导航系统，能全天时，全天候， 为全球任何地方提供高精度的三维位置、速度和时间信息，从而从根本上改变了众多行 业的导航定位格局及水平，为无数海、陆、空、天军民用户提供了便利和安全，已成为 信息体系的重要基础设施，直接关系到国计民生的关键性技术支撑系统。目前，已经建 成的系统包括美国的GPS系统，俄罗斯的GL0NASS系统以及我国的BD-1 (北斗一号)区域 卫星导航系统；正在实施开发建设的系统包括我国和欧盟将共同研制的Galileo(伽利略) 系统，印度的卫星导航定位系统，日本的QZSS(准天顶卫星系统)，以及我国的BD-2(北 斗二号)卫星导航系统等。然而由于卫星导航系统的卫星离地球很远，卫星信号非常微弱(比噪声低近20dB以 上)，所以无论是GPS, GLONASS， Galileo还是BD-2系统等，都存在着一个共同的缺点—— 易受干扰的影响。目前最有效的干扰抑制方法是采用自适应天线阵技术，在卫星导航系 统抗干扰中，常用的自适应天线阵技术一般分为两类， 一是功率倒置方法， 一是利用导 航卫星信号特性(如恒模特性，循环平稳特性)的盲自适应波束形成方法。在卫星导航系统的各类干扰中，常见的有压制性干扰，欺骗式干扰，卫星信号多径 干扰。当这三类干扰共存时，由于欺骗式干扰和导航卫星信号特性一样，因此利用导航 卫星信号特性的盲自适应波束形成方法失效，当卫星信号多径干扰存在时，功率倒置方 法也失效。因此，需要研究一种。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一,种不改变现有卫星导航系统接收机结构，能 够抑制各类干扰的。本专利技术所采用的技术方案是 一种，是利用 自适应阵列天线抑制干扰来实现，包括有以下步骤(1) 将阵列天线接收到的模拟射频信号转换为数字中频信号；(2) 将转换后的数字中频数据向干扰正交补空间投影；(3) 对投影后的数据进行低副瓣常规波束形成抑制多径；(4) 计算阵列加权矢量；3(5)将波束形成后的卫星导航信号转换为模拟射频信兮迗入崁叹机。 所述的利用自适应阵列天线抑制午扰，是通过在阵列天线和卫星导航系统接收机之间嵌入一个二级干扰处理器来实现的，不改变卫星导航系统接收机的内部结构。步骤(2)所述的将转换后的数字中频数据向干扰正交补空间投影，是通过先估计千扰子空间求对阵列协方差矩阵做特征值分解求得干扰子空间，然后再利用正交补空间计算公式来求得的。所述的干扰子空间的估计分两种情况来计算，当在欺骗式干扰和卫星信号部分相关 或完全不相关这种一般情况下，干扰子空间的估计是通过对阵列协方差矩阵做特征值分 解获得的；当在欺骗式干扰和卫星信号相干这种极限情况下，干扰子空间的估计是通过 空间平滑技术获得的。步骤(3)所述的对投影后的数据进行低副瓣常规波束形成抑制多径，是通过契比雪 夫静态加权来降低阵列方向图的副瓣电平，达到衰减卫星多径信号的目的。本专利技术的，分析了欺骗式干扰和卫星多径信 号的特性，首先考虑欺骗式干扰和卫星信号的相关性，采用干扰正交补空间投影技术抑 制欺骗式干扰和压制性干扰，其次利用低副瓣常规波束形成技术减轻多径信号。本专利技术 无需改变普通导航接收机的内部结构，和现有的接收机有很好的兼容性，能在常见的欺 骗式干扰、压制性干扰和卫星多径干扰共存的情况下，保证卫星导航接收机正常工作。附图说明图1是本专利技术的的流程图； 图2是通用的多类干扰抑制原理框图； 图3是本专利技术得到的阵列天线方向图4是干扰抑制前和采用本专利技术进行干扰抑制后的捕获结果的比较；图5是图4所示比较结果的局部放大图6是极限情况下的多类干扰抑制原理框图7是极限情况下本专利技术得到的阵列方向图8a是极限情况下Capon方法得到的捕获结果；图8b是极限情况下本专利技术得到的捕获结果。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术的做出详细 说明。本专利技术的，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的卫星导航系统接收机之间嵌入一个二级干扰处理器 来实现的，不改变卫星导航系统接收机的内部结构。如图1所示，由于在现有的卫星导4航系统，GPS系统在覆盖范围和精度方面的优越性及垄断地位，本实施例中以GPS系统为 研究对象，给出一种通用的干扰抑制方法，包括有以下步骤第一步将阵列天线接收到的模拟射频信号转换为数字中频信号；当欺骗式干扰、压制性干扰，多径干扰同时存在时，天线阵列接收到的信号模型为x(f) = X V,(0 + 2X (卜^) + 2]a'A(卜r化)+5>";(0 + n(0 (1)其中A(f)表示第/个GPS卫星信号；5,p(f-、)表示第/个GPS卫星信号的第p个多径信 号，^表示其相对于GPS直达信号的延时；^(f-^)表示第/个GPS卫星信号的第)t个 欺骗式干扰，^表示其相对于GPS直达信号的延时，入(0表示第《个干扰信号； a,， ,a^、为相应的阵列流形；n(O表示均值为零，方差为《的加性高斯白噪声矢量。 一般情况下，由于欺骗式干扰&(,-r,J只能模拟GPS信号的C/A码信号，不能模拟真正的传播时延，所以^(/-^)和5,(0部分相关或完全不相关，&(,-&)可看成普通 的干扰信号。第二步根据阵列接收到的多次块拍数据，计算干扰正交补空间。首先，将转换后 的数字中频数据向干扰正交补空间投影，通过先估计干扰子空间求对阵列协方差矩阵做 特征值分解求得干扰子空间，然后再利用正交补空间计算公式来求得的。所述的干扰子 空间的估计分两种情况来计算，当在欺骗式干扰和卫星信号部分相关或完全不相关这种 一般情况下，干扰子空间的估计是通过对阵列协方差矩阵做特征值分解获得的；当在欺骗式干扰和卫星信号相干这种极限情况下，干扰子空间的估计是通过空间平滑技术获得 的。由于GPS信号的功率通常要比噪声电平低20 30dB，而干扰的功率常常都很强， 一般 要高于噪声的功率，所以接收信号的协方差矩阵主要是由干扰和噪声的协方差矩阵决定 的。即Rxx Rj+Rv (2)其中Rn表示阵列协方差矩阵，Rv表示噪声协方差矩阵，Rj表示干扰协方差矩阵，当各类干扰共存时，由于欺骗式干扰和卫星信号不完全相干，卫星多径信号很弱，因此Rj为欺骗式干扰和压制性干扰组成的协方差矩阵。 对R、,进行特征值分解，可以得到M "尸 M1=1>入《《2>Z eme: (3)其中A，L ，4+p为,+,个大特征值，对应于AVP个干扰信号，其余的#-if-尸个特征值 4+p+"L ，4相等，均为 2。那么对应于AV尸个大特征值的特征向量e,，L ,e屮张成干扰子空间，记为Uj ^^; a"(e,，L ,e^J 。则其正交补空间为<formula>formula see original document page 6</formula> (4)将阵列接收信号向干扰的正交补空间投影。所述的投影矩阵为<formula>formula see original document page 6</formula> (5)投影后的数据为<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用的卫星导航系统多类干扰抑制方法，其特征在于，是利用自适应阵列天线抑制干扰来实现，包括有以下步骤：　（１）将阵列天线接收到的模拟射频信号转换为数字中频信号；　（２）将转换后的数字中频数据向干扰正交补空间投影；　（３） 对投影后的数据进行低副瓣常规波束形成抑制多径；　（４）计算阵列加权矢量；　（５）将波束形成后的卫星导航信号转换为模拟射频信号送入接收机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李婵，卢丹，吴仁彪，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]