[发明专利]一种基于空时处理的高动态GNSS零陷展宽干扰抑制方法

说明书

本发明涉及均匀圆阵信号空时处理领域的干扰抑制技术，提供一种基于空时处理的高动态GNSS零陷展宽干扰抑制方法，用以克服GNSS在高动态条件下存在的零陷失配问题。本发明设定失配/扰动角度服从高斯分布的基础上，其产生的矩阵锥不需要依赖干扰来向的先验信息，与波束形成算法和功率倒置等算法相结合实现零陷展宽，从而解决高动态下零陷失配的问题。

技术领域

本发明涉及均匀圆阵信号空时处理领域的干扰抑制技术，具体提供一种基于空时处理的高动态GNSS零陷展宽干扰抑制方法。

背景技术

自适应阵列天线能够很好的抑制GNSS中强干扰信号，而均匀圆阵由于其良好的全平面扫描能力，常被用作智能天线；而空时信号处理有效结合了空域滤波和时域滤波的优点，增加了抗干扰的自由度，并能很好抑制窄带干扰和宽带干扰；功率倒置算法结合了GNSS信号的特点，在不需要知道GNSS信号和干扰信号等的先验方位信息的情况下也能很好地实现干扰抑制，从而被广泛使用。然而在高动态环境下，目标接收机相对于干扰快速变化，传统抗干扰算法所形成的零陷过窄，干扰很容易移出零陷方向，导致算法干扰抑制性能下降，甚至是算法完全失效。

对于上述高动态下的零陷失配问题，零陷展宽是其常见的一种常见解决方案，而零陷展宽算法主要分为导数约束和协方差矩阵锥化两种。前者的实现必须要建立在对干扰来向的先验信息的掌握上，且不能灵活控制零陷展宽宽度。而本发明则是基于协方差矩阵锥化实现的零陷展宽。关于协方差矩阵锥化的研究可以追溯到1995年，Mailloux在文献《Mailloux R J.“Covariance matrix augmentation to produce adaptive arraypattern thoughs[J]”.Electronics Letters，1995，31(10)：771-772s.》中从增加虚拟干扰源的角度出发提出了Mailloux法，该方法的确具有展宽零陷的效果，但是需要预先知道或可以估计出干扰来向的信息，且对噪声功率具有放大效。在文献《Zatman M.“Productionof adaptive array troughs by dispersi on synthesis[J]”.Electronics Letters，1995，31(25)：2141-2142.》中，Zatman频带扩展思想出发提出了Zatman法来实现零陷展宽，但该方法对天线阵列具有选择性，仅适用于理论研究；而Guerci在《J.R.Guerci,“Theoryand application of covariance matrix tapers for ro bust adaptivebeamforming,”IEEE Transactions on Signal Processing,1999,47(4):977–985.》中证明了Mailloux法和Zatman法在本质上是一样的，他在此文献中首次提出了协方差矩阵锥化的概念，并将空域的零陷展宽推广到空时域，提出了能够在空时处理时实现零陷展宽的Mailloux-Zatman法；卢丹在文献《Dan Lu,Lu Ge,Wenyi Wanng,Lu Wang,Qionngqiong Jia,and Renbiao Wu“A High-dynamic Null-widen Algorithm Based on Reduced-dimension Space-time Adaptive Processing,”Journal of ElectronicsInformationTechnolog,2016,38(1):216-221.》中从干扰来向变化的统计模型出发，提出来了一种基于拉普拉斯分布的空时零陷展宽算法，并与多级维纳滤波相结合，有效的降低了算法的复杂度，但消耗的资源较多，较难实现；Zhang等人在文献《Beihua Zhang,Hongguang Ma,XinliSun,Qiaoying Tan,and Hanjin Pan,“Robust anti-jamming method for high dynamicglobal positioning system,”IE T Signal Processing,2016,10(4):342–350.》中研究了干扰来向变服从高斯分布的空时零陷展宽算法，但其是基于均匀线阵的。协方差矩阵锥化的一般步骤是：基于所选择的阵列模型和滤波器结构，求出协方差矩阵；通过对干扰角度失配模型的假设求出相应的矩阵锥，然后通过在原协方差矩阵上Hadamard积矩阵锥，实现协方差矩阵锥化；将锥化后的协方差矩阵应用到干扰抑制算法，便能实现零陷展宽干扰抑制了。