[发明专利]提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法

说明书

本发明提出的提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，旨在提供一种能有效抑制强干扰，增强天线输出信噪比的抗干扰方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在创建的阵列信号接收模型中，各通道依次经过变频信道、A/D模数转换及数据预处理延时，得到连续的空时二维快拍数据，并通过数据复制形成多个虚拟阵列，每个虚拟阵列都对应一个独立的空时二维抗干扰模块，该模块分别选取不同的阵元作为主阵元，并且将该阵元通道接收的信号作为参考数据，实现基于功率倒置的空时联合自适应抗干扰，各个抗干扰模块的输出通过二次波束合成模块直接相加，最终合成后的数字中频信号通过D/A数模转换及上变频模块输出模拟信号给后端的卫星导航接收机。

技术领域

本发明涉及卫星导航天线的信号处理研究领域，尤其涉及一种卫星导航阵列天线自适应抗干扰技术，适用于卫星导航阵列抗干扰天线。

背景技术

随着科技的发展，各种模式的卫星导航系统的应用越来越广泛，全球定位系统GPS的接收信号功率很低，在日益复杂的电磁环境中经常会受到各种有意无意的干扰。这些干扰使得卫星导航接收机无法有效接收多颗卫星发射信号来实施定位解算，对卫星导航的可用性、连续性及完好性都构成了严重的威胁。

目前，自适应阵列已成为新一代GPS抗干扰接收机的一项关键技术。在GPS接收机中，通过自适应算法调整阵列天线各阵元接收信号的权值矢量，使波束主瓣对准期望信号的入射方向，零陷对准干扰信号的入射方向，实现干扰抑制，增加输出信干噪比，提高系统性能。到目前为止，基于阵列天线的GPS抗干扰接收机主要包含两种实现方式：一种是将阵列天线接收的信号直接送入接收机后再完成抗干扰；另一种是阵列天线完成抗干扰后再将信号送入接收机。第二种方法只需将导航接收机的原天线直接以新的自适应阵列抗干扰天线替换，而不必对接收机内部进行改动，具有更大的现实意义。

这种自适应阵列抗干扰天线也叫做自适应调零天线，它利用了GPS信号深埋在噪声之中，而干扰信号远强于噪声的特点，通过产生多个零陷以对付多个干扰。近年来，这种天线得到了快速发展，在无法预估卫星信号来向的情况下，主要采用基于功率倒置的空时联合自适应抗干扰算法实现干扰抑制。功率倒置自适应算法实质上是一种严格约束条件的自适应算法，它要求自适应阵列在任何时候均需要保证其中一个阵元天线的增益为1，将它作为主阵元，其余阵元与其对消，实现干扰抑制。然而，现有卫星导航阵列天线都是固定一个天线阵元为主阵元，该阵元的性能将直接影响整个天线的抗干扰能力，极端情况下，若该阵元失效就会导致整个天线失效，鲁棒性较差；同时由于各种实物加工因素的影响(如实际天线阵面位置，滤波器差异等)，固定主阵元有可能引起天线方向图畸变，使得抗干扰后的输出信噪比较低，最终导致阵列天线的抗干扰性能不能满足卫星导航接收机的实际使用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术在卫星导航阵列抗干扰天线应用中存在的不足，提供了一种能有效抑制强干扰，增强天线输出信噪比，提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法。

本发明解决现有技术问题所采用的方案是：一种提高卫星导航阵列天线抗干扰性能的方法，其特征在于包含如下步骤：首先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；然后通过阵列重构模块将空时二维快拍数据复制为多个包含所有天线阵元的虚拟阵列，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；最后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。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：