專利名稱：子空間投影的導(dǎo)航干擾抑制與信號增強方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及陣列信號處理技術(shù)，可以用于導(dǎo)航接收機強干擾抑制和弱信號增強，提高導(dǎo)航接收機輸出性能，實測數(shù)據(jù)驗證了方法的有效性。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可全天候、全天時提供位置、速度以及時間等信息，在民用和國防領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用需求。但是，由于電磁環(huán)境日益惡劣并且到達(dá)接收機的導(dǎo)航信號非常微弱，使得導(dǎo)航接收機對干擾極其敏感，這種對干擾敏感的特性嚴(yán)重影響導(dǎo)航接收機的輸出性能，因此在干擾背景下提高導(dǎo)航接收機的輸出性能是十分重要的。傳統(tǒng)的抗干擾算法如采樣協(xié)方差矩陣求逆SMI (Sample Matrix hverse)方法、最小均方誤差LMS (Least Mean Square)迭代方法在理想條件下具有良好的抗干擾性能，但在實際中由于存在系統(tǒng)誤差，如陣列方向圖不一致、多通道幅相誤差、指向誤差以及訓(xùn)練樣本數(shù)少等，導(dǎo)致常規(guī)抗干擾方法輸出性能不佳甚至失效。還有一種比較通用的抗干擾算法是功率倒置PI (Power Inverse)算法，干擾功率越強，抑制效果越好，因此可以有效的抑制強干擾，但是該算法對干擾抑制的同時，對導(dǎo)航信號沒有增強效果，甚至有可能將其削弱，無法獲得信號的空間增益。還有采用自適應(yīng)調(diào)零天線進(jìn)行抗干擾的技術(shù)，該方法也能通過調(diào)節(jié)陣列指向，在干擾處形成零陷實現(xiàn)干擾抑制，但也存在著無法獲得信號空間增益的問題。通過陣列優(yōu)化布陣結(jié)合上述抗干擾算法的研究也是抗干擾技術(shù)的一個方面，但實際系統(tǒng)中考慮到系統(tǒng)復(fù)雜度，一般陣元數(shù)有限的情況下陣列優(yōu)化布陣也就受到限制，主要還是通過傳統(tǒng)抗干擾技術(shù)實現(xiàn)干擾抑制，而這些干擾技術(shù)往往無法獲得導(dǎo)航信號空間增
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出了一種子空間投影的導(dǎo)航干擾抑制與信號增強方法，以在有系統(tǒng)誤差和強干擾的情況下，實現(xiàn)干擾穩(wěn)健抑制和導(dǎo)航衛(wèi)星信號空間增益的獲得，以便于后續(xù)導(dǎo)航電文的準(zhǔn)確提取。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法包括如下步驟(1)對陣列接收數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行子空間投影，得到抑制干擾后的數(shù)據(jù)X1 (t)；(2)利用導(dǎo)航信號自相關(guān)特性，尋找X1 (t)中視野內(nèi)衛(wèi)星的最優(yōu)自相關(guān)矢量，利用該相關(guān)矢量對數(shù)據(jù)X1 (t)進(jìn)行波束形成，獲得該衛(wèi)星信號空間增益(2. 1)設(shè)置外循環(huán)變量P = 1，P表示衛(wèi)星序號；(2. 2)產(chǎn)生本地第ρ顆衛(wèi)星aiis的C/A碼序列作為本地參考信號，并設(shè)多普勒頻率為fd(q) = [-5+(q-l) X05]KHz,其中⑴上標(biāo)ref表示該信號為本地參考信號，q為內(nèi)循環(huán)變量，表示衛(wèi)星信號多普勒頻率序號，初始化q = 1，多普勒頻率fd從-5KHz變化到5KHz，以0. 5KHz為步長；
(2. 3)將步驟(1)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)X1 (t)做頻移后與步驟02)產(chǎn)生的⑴做相關(guān)運算，記錄相關(guān)結(jié)果中最大峰值矢量和次大峰值矢量至矩陣Zf的第q列和矩陣Z〖的第q列
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)航信號子空間干擾抑制與信號增強方法，包括如下步驟(1)對陣列接收數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行子空間投影，得到抑制干擾后的數(shù)據(jù)X1(t)；(2)利用導(dǎo)航信號自相關(guān)特性，尋找X1(t)中視野內(nèi)衛(wèi)星的最優(yōu)自相關(guān)矢量，利用該相關(guān)矢量對數(shù)據(jù)X1 (t)進(jìn)行波束形成，獲得該衛(wèi)星信號空間增益(2. 1)設(shè)置外循環(huán)變量ρ = 1，ρ表示衛(wèi)星序號；(2. 2)產(chǎn)生本地第ρ顆衛(wèi)星2ms的C/A碼序列作為本地參考信號，并設(shè)多普勒頻率為fd(q) = [-5+(q-l) X0. 5]KHz,其中⑴上標(biāo)ref表示該信號為本地參考信號，q為內(nèi)循環(huán)變量，表示衛(wèi)星信號多普勒頻率序號，初始化q = 1，多普勒頻率fd從-5KHz變化到5KHz，以0. 5KHz為步長；(2. 3)將步驟(1)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)X1 (t)做頻移后與步驟(2. 2)產(chǎn)生的⑴做相關(guān)運算， 記錄相關(guān)結(jié)果中最大峰值矢量和次大峰值矢量至矩陣Zf的第q列和矩陣Z丨的第q列ZfC譯^刺…圳綱+似卞隱?。籢)],!}，Zp2 (:,q) = peak ([X1 (t)e]2,l(Mq)+fo)t ] * conj[_srf (0], 2)，其中\(zhòng)(作"24(< )+/。>表示將X1 (t)各行數(shù)據(jù)乘以fd(q)加上中頻fQ = 7. 5MHz的復(fù)單音信號實現(xiàn)頻移，*表示相關(guān)運算，conj表示取共軛，peak{ ·，k}表示取第k高峰值矢量， Zf (:,妁和Ζ〖(:,妁分別表示最大峰值矩陣Zf的第q列和次大峰值矩陣Z丨的第q列；(2.4)更新內(nèi)循環(huán)變量q= q+l，當(dāng)q彡21時，返回步驟O. 3)，否則執(zhí)行步驟(2.5)；(2.5)在步驟(2.3)中得到的矩陣Zf的第1行中尋找最大值的列標(biāo)q(l，計算衛(wèi)星ρ在多普勒頻率點％處的相關(guān)峰主副比矢量rp 其中./表示對應(yīng)元素相除，孔=ai"gmax(Zf (1^)，表示取矩陣ζ〃的第1行中最大值的9liI列標(biāo)；(2. 6)根據(jù)步驟(2. 5)得到的相關(guān)峰主副比矢量rp判斷是否需要對第ρ顆衛(wèi)星進(jìn)行信號增強，如果rp中所有元素都大于設(shè)定門限Th說明視野中存在衛(wèi)星p，需要對其增強，執(zhí)行步驟(2. 7)，否則跳至步驟(2.8)；(2.7)由步驟0.5)中的列標(biāo)Citl得到第ρ顆衛(wèi)星的歸一化最佳相關(guān)峰矢量Iv用、對步驟(1)中得到的干擾抑制后數(shù)據(jù)X1 (t)進(jìn)行波束形成，獲得第ρ顆衛(wèi)星的空間增益y 力) = 1) ⑴，其中、=Zf(:,%)/Zf(l,%)，它表示第P顆衛(wèi)星的歸一化最佳相關(guān)峰矢量， 表示通道1在Citl頻率點處的相關(guān)峰值，上標(biāo)H表示對矢量取共軛轉(zhuǎn)置；(2.8)更新循環(huán)變量ρ= p+l，如果ρ彡32，返回步驟(2. 2)，否則結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述的對陣列接收數(shù)據(jù)x(t)進(jìn)行子空間投影，按如下步驟進(jìn)行(1. 1)利用M個陣元組成的陣列天線接收導(dǎo)航數(shù)據(jù)，得到t時刻一批包含L顆衛(wèi)星信號和J個干擾的陣列接收數(shù)據(jù)x(t)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種子空間投影的導(dǎo)航干擾抑制與信號增強方法，主要解決現(xiàn)有方法抗干擾輸出性能不佳甚至失效，且無法獲得空間增益的問題。其實現(xiàn)過程為(1)對陣列接收數(shù)據(jù)估計協(xié)方差矩陣，進(jìn)行特征分解；(2)估計干擾個數(shù)，利用特征向量構(gòu)造干擾正交補空間；(3)將陣列接收數(shù)據(jù)向干擾正交補空間投影；(4)設(shè)置衛(wèi)星序號p為循環(huán)變量；(5)將抗干擾后數(shù)據(jù)頻移，與本地第p顆衛(wèi)星信號做相關(guān)運算，記錄相關(guān)峰及相關(guān)峰主副比；(6)對相關(guān)峰主副比大于門限的衛(wèi)星，用相關(guān)峰矢量作波束形成，增強衛(wèi)星p的強度。本方法能穩(wěn)健抑制干擾，對衛(wèi)星信號增強效果顯著，輸出信號可獲得接近理論值的空間增益，可用于導(dǎo)航衛(wèi)星的干擾抑制及信號增強。
文檔編號G01S19/21GK102393525SQ20111033497
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者何學(xué)輝, 廖桂生, 張學(xué)攀, 曾操, 段斌, 陶海紅, 魏海剛 申請人:西安電子科技大學(xué)