[发明专利]基于最小色散方法的ADS‑B压制式干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于ADS-B干扰抑制技术领域，特别是涉及一种基于最小色散方法的ADS-B压制式干扰抑制方法。

背景技术

ADS-B是一项基于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和数据链路通信的空、天、地一体化的航空器运行监视技术，由于其具有信号格式公开、信息内容公开、广播方式发送的特点，所以极易受到各类干扰信号影响，且随着世界各国低空空域逐步开放，空间电磁环境愈加复杂，ADS-B信号的干扰问题也日益严峻。压制式干扰是常见的干扰类型之一，当ADS-B信号被压制式干扰信号淹没时，会导致接收机检测不到ADS-B信号，从而无法获得正常飞行的飞机信息，由此对空中交通安全造成极为严重的威胁。为了更有效地解决干扰问题，我国早在2012年3月召开的民航ADS-B总体规划与实施方案第二次专家研究会中，就明确提出需要解决的关键问题之一为“通过技术手段解决干扰问题”。综上所述，考虑到ADS-B的实际发展情况，开展关于ADS-B干扰抑制方法的研究是非常有意义的。

目前国内外对于ADS-B抗干扰技术的研究主要是从抗干扰体制方面着手，集中在物理层面解决干扰问题。此类方法有一个共同的特点是需要对系统结构进行一定的修改，因此，对于现有的ADS-B系统不能直接采用。另外在现有的压制式干扰抑制方法研究方面，典型的 ADS-B信号压制式干扰抑制方法依赖于阵列天线和阵列信号处理理论。此类方法的实质是通过对各阵元加权进行空域滤波，来达到增强ADS-B信号、抑制干扰的目的。其中，较具代表性的压制式干扰抑制方法有最小方差法以及最小功率法等。最小方差法需要知道精确的 ADS-B信号来向，但实际上系统常存在误差，当ADS-B信号的实际方向与约束方向有误差时，自适应波束形成会把实际的ADS-B信号视作干扰信号，在其方向上形成零陷，导致抗干扰性能急剧下降。最小功率法克服了对指向误差的敏感性，无需知道ADS-B信号及干扰信号的来向信息，自动在干扰信号来向处形成零陷以抑制干扰信号。但最小方差法和最小功率法在处理受压制式干扰的ADS-B信号时，均忽略了ADS-B信号的脉冲特性，将观测信号视为服从高斯分布的信号进行处理，利用其二阶统计量中包含的有用信息实现干扰抑制。但严格来说，ADS-B信号是脉冲信号，那么受压制式干扰的观测信号并不服从高斯分布。而对于非高斯信号来说，其二阶统计量只包含了信号部分有用信息，更低阶或者更高阶统计量中同样包含信号的有用信息，只利用其二阶统计量中的有用信息来抑制干扰，不仅忽略了ADS-B信号的脉冲特性也会带来一定的性能恶化。因此，最小方差法和最小功率法在处理ADS-B压制式干扰方面均不具有较为理想的性能。所以，将ADS-B信号的脉冲特性考虑在内，研究一种较好性能的ADS-B压制式干扰抑制方法具有十分重要的现实意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于最小色散方法的ADS-B压制式干扰抑制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于最小色散方法的ADS-B压制式干扰抑制方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)对阵列天线接收到的观测信号进行空域滤波，获得空域滤波的输出信号；

(2)利用上述空域滤波的输出信号建立新的约束优化模型，将以往只考虑二阶统计量的形式扩展，结合最小功率法重新建立p范数约束优化模型，以提取观测信号更低阶统计量中的有用信息；

(3)为解算最优权矢量，将上述p范数约束优化模型转化成最小二乘模型；

(4)利用步骤(3)中转化得到的最小二乘模型，对上述目标函数进行二阶泰勒展开，将最优权矢量的解算转化成一个最优化问题；

(5)采用拉格朗日乘子法解算步骤(4)的最优化问题，通过迭代直到收敛的方法得到最优权矢量：

(6)用上述解算得到的最优权矢量对观测信号进行空域滤波，在压制式干扰信号的方向上形成零陷，在ADS-B信号几乎不受影响的前提下，将其从连续的干扰信号中提取出来，完成压制式干扰信号的抑制。

在步骤(1)中，所述的对阵列天线接收到的观测信号进行空域滤波，获得空域滤波的输出信号的方法是：首先，获得阵列天线接收到的观测信号，并写出观测信号的表达式，然后，设计一个最优权矢量w对观测信号进行空域滤波，也就是用最优权矢量w对观测信号进行加权处理，最后，得到空域滤波的输出信号，并给出空域滤波输出信号的表达式。