[发明专利]一种动态GNSS接收机的抗干扰正态零陷加宽的方法

权利要求书

1.一种动态GNSS接收机的零陷加宽方法，其特征是，基于一个动态GNSS接收机的零陷加宽模型，该模型是在常规静态输出功率最小约束模型的基础上，将干扰波的波达方向展宽为左右两个干扰信号同时入射，并定义失配角度服从正态分布，在小角度变化情况下，能够自适应计算出展宽权值；

其中，基于常规输出功率最小约束模型基于如下定义以及公式：定义模型由M个阵元组成，采用线性阵列信号模型，它所接收的信号波形对应M个输出信号向量X(t)，其中包含接收信号向量中的干扰成分和噪声成分，离散化后为X(n)；

定义输入信号的相关矩阵为Rxx=E{X(n)XH(n)}=ARssAH+σn2I]]>  式一

式中，R_ss为干扰信号的相关矩阵，为噪声功率

A＝[a(θ₀),a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_M-1)]表示为阵列流型，

a(θ_p)＝[1,exp(jΦ_p),…,exp(j(M-1)Φ_p)]^H，其中θ_p代表第p个干扰的波达方向，I为单位矩阵；

输出信号为Y＝WX，W为输出权值；根据输出功率最小准则

minPout=E{|y(n)|2}=WHRxxWs.t.WHA=1]]>  式二

得到常规输出功率最小约束模型自适应权值

Wopt=(AHRxx-1A)-1Rxx-1A]]>  式三

然后，失配条件下，定义第p个干扰的波达方向为可展宽为左右两个干扰信号和同时

入射：

θp1‾=θp+Δθp]]>

θp2‾=θp-Δθp]]>

其中θ_p为实际干扰入射方向，Δθ_p为失配角度，假设Δθ_p服从均值为0，方差为的正态分布，即

构造零陷加宽后的自适应权值：

Wopt‾=(Rxx‾)-1a(θp)a(θp)H(Rxx‾)-1a(θp)]]>  式四

其中，  式五

[T]k,l=[T1]k,l+[T2]k,l2=exp{-12σp2(k-l)2}+exp{12σp2(k-l)2}2=cos[12σp2(k-l)2]]]>

其中[T1]k,l=exp{-12σp2(k-l)2},[T2]k,l=exp{12σp2(k-l)2}]]>

具体方法包括以下步骤：

步骤1，设置带喇叭天线的强干扰源，并设置仰角和方位角；采用七元的圆心阵，阵元间距为半个波长，将接收到的信号送入射频接收前端，信号通过射频前端调整后进入A/D转换模块；

步骤2，由A/D采样单元进行数据采样，采样数据送入数字混频模块；

步骤3，数字混频模块将带通采样后的数字中频信号变换为基带信号，然后送入低通滤波器，滤除高频分量，得到I/Q两路信号；

步骤4，针对步骤3得到信号基于零陷加宽模型进行如下子步骤的操作：

步骤4.1，将该信号送至DSP权值向量求解模块，令形成的加宽矩阵为[T]k,l=1-σp2(k-l)22,]]>k取7；

步骤4.2，实验中采用FPGA求出信号的自相关值R_xx；自相关矩阵求逆放在型号为TMS320C6416的DSP模块中进行；实验中选择了计算量较小且占内存空间较小的Gauss-Jordan算法，在求逆之前先由式五求出矩阵并将中的元素赋给另一个矩阵H(i,j)，整个N*N矩阵求逆完成后的值为R(i,j)；为了验证求逆过程是否正确，实验中把原来的矩阵H(i,j)乘以逆矩阵R(i,j)，如果H(i,j)*R(i,j)＝I，I为单位矩阵，则说明求逆过程在DSP里实现正确；

步骤4.3，将R_xx代入式三求出展宽前的权值因子W_opt；再把求逆后的值R(i,j)代替代入式四中，求出展宽后的权值因子

步骤4.4，计算出零陷加宽最优权值向量并将此结果送回FPGA中的加权求和模块，将得到的加权系数与输入数字信号做相乘求和运算，从而达到高动态干扰抑制的目的；

步骤4.5，通过求出的权值对输入信号进行滤波，并相互比较；

步骤5：将干扰抑制后的运算结果输出到GPS接收系统进行导航信息的捕获跟踪、定位解算。