[发明专利]提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法

权利要求书

1.一种提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于包括如下步骤：创建一个可接收来自不同方向卫星导航信号及干扰信号的阵列天线模型，且该模型中的每个阵元天线通过各自的通道依次串联变频信道模块、模数转换器A/D及数据预处理模块；变频信道模块对卫星导航及干扰信号进行下变频滤波后输出中频信号，模数转换器A/D对中频信号进行采样，将模拟中频信号转变为数字中频信号送入数据预处理模块，产生空时二维快拍数据；阵列重构模块将空时二维快拍数据进行复制形成天线阵元的四个虚拟阵列，每个虚拟阵列分别选取不同的阵元作为主阵元，将主阵元通道接收的信号作为基于功率倒置自适应算法的参考数据，通过对应设置的抗干扰模块实现空时二维自适应抗干扰；四路抗干扰后的数据通过二次波束合成模块将各路抗干扰后的数据直接相加，最终得到的信号经数模转换器D/A及上变频模块输出送给后端的卫星导航接收机。

2.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：在建立阵列信号接收模型中，设置一个阵元间距为导航信号的半波长，天线阵元数至少为四的均匀圆阵天线。

3.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：阵列天线接收来自不同方向的卫星导航信号及干扰信号，经过变频信道模块、模数转换器A/D及数据预处理模块，获得M×N维的数据单元，其中M为阵列单元数，N为延迟单元数。

4.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：阵列重构模块中，第一个虚拟阵列将第一个阵元设为主阵元，第二、第三及第四个阵元设为辅助阵元；对空时二维快拍数据复制后，第二个虚拟阵列将第二个阵元设为主阵元，第一、第三及第四个阵元均为辅助阵元；依次类推，第三及第四个虚拟阵列分别将对应阵元设为主阵元，其余阵元设为辅助阵元。

5.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：每个虚拟阵列后都对应一个独立的抗干扰模块，该抗干扰模块将主阵元通道接收的信号作为参考数据，其余辅助通道接收的信号作为辅助数据，并且采用基于功率倒置的空时联合自适应抗干扰算法，获得抗干扰后的虚拟阵列输出信号。

6.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：空时联合自适应抗干扰算法采用迭代方式的LMS算法来逼近矩阵求逆的最优解。

7.如权利要求1所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：二次波束合成模块将四个虚拟阵列抗干扰后的输出相加实现简单波束合成，以此作为最终的卫星导航阵列天线的抗干扰输出，送给后端进行处理。

8.如权利要求2所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：卫星导航阵列天线阵面按照XYZ轴建立三维空间直角坐标系，定义入射信号的方位角为φ，俯仰角为θ，以卫星导航信号的半波长作为阵元间距d，将至少四个同时接收卫星导航信号及干扰信号的独立全向天线阵元均匀分布在圆阵上。

9.如权利要求3所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：对于四通道虚拟阵列接收信号，将延迟单元设为5进行时域抽头处理，得到4×5维的连续空时二维快拍数据，每个节点与对应的权值系数相乘后累加，获得最终的输出数据。

10.如权利要求6所述的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于：抗干扰模块采用了基于功率倒置的自适应最小均方LMS自适应算法，最小均方LMS算法的步骤为：

1)初始条件：W(0)＝0，取d(n)，X(n)

2)更新：n＝1,2,3…

e(n)＝d(n)-W^H(n-1)X(n)W(n)＝W(n-1)+μX(n)e^*(n)

最小均方LMS算法收敛后，e(n)即为干扰抑制后的输出信号，其中，d(n)为参考信号，X(n)为信号矩阵，W(n)为权值矩阵，μ为步长因子，H表示共轭转置，*表示共轭。