[发明专利]一种基于双极化天线阵列的零陷展宽空时导航抗干扰方法

说明书

本发明属于全球卫星导航通信领域，提供一种基于双极化天线阵列的零陷展宽空时导航抗干扰方法，旨在解决高动态情形下干扰实时来向或极化信息与极化空域零陷对应位置不匹配而导致抗干扰性能严重下降的问题；本发明利用极化空时域联合锥化矩阵对接收信号自相关矩阵进行锥化处理，得到经过锥化的自相关矩阵后，对其利用功率倒置方法求得权向量，用该权向量对具有扰动的阵列接收信号进行滤波得到干扰抑制的输出信号。相比极化空域零陷展宽方法，本发明可以抑制具有零陷失配的宽带干扰信号；相比标量阵零陷展宽方法，本发明具有能够抑制与GNSS信号来波方向相同的干扰、自由度更高的优点；本发明方法可以抑制除均匀分布扰动以外的其他扰动的干扰信号。

技术领域

本发明属于全球卫星导航通信领域，主要涉及高动态情形下干扰到达方向或极化信息失配的干扰抑制，具体为一种基于双极化阵列的零陷展宽空时导航抗干扰方法。

背景技术

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的飞速发展，稳健的导航抗干扰方法成为高动态环境下的重点研究方向。通常导航卫星均被设计成发射功率仅有几毫瓦的弱信号卫星，这对于降低卫星造价和延长使用寿命是很有效的；但由于卫星信号弱，所以非常容易受到干扰。除了恶意的干扰外，一些频率较高的商业电视台、航空卫星通信和机动卫星系统终端都可能削弱导航卫星信号，而且自然界所发生的一些现象也会引起信号干扰。

一旦卫星信号被干扰就可能中断其使用，使定位误差增大甚至完全无法实现导航功能。目前，社会生活对导航技术的依赖越来越大，导航接收机抗干扰性能的要求也越来越高。当目标接收机相对于干扰快速运动时，干扰的来向相对于目标接收机是瞬时变化的，导致实时的干扰方向与常规抗干扰方法形成零陷的角度不匹配而无法抑制掉，进而造成抗干扰方法的性能下降甚至完全丧失。因此，研究高动态环境下，稳健的导航抗干扰方法具有十分重要的意义。

文献《Covariance matrix augmentation to produce adaptive array patterntroughs》提出了一种基于虚拟干扰源的零陷展宽方法，但是该方法会增加噪声在重构的协方差矩阵的增益。文献《Production of adaptive array troughs by dispersionsynthesis》提出了一种基于虚拟频宽的零陷展宽方法，该方法虽没有引入噪声增益，但是只讨论了在标量阵下基于空时的零陷展宽抗干扰方法。文献《Polarization-spacetimejoint domain processing for clutter suppressio n in subspace leakageenvironments》讲述了一种基于联合极化空时的抗干扰方法，但是该启发式方法不一定适用于GNSS信号的抗干扰。文献《基于CMT的高动态GPS抗干扰方法研究》提出了一种基于空时的零陷展宽抗干扰方法，但是该方法只适用于标量阵抗干扰的零陷展宽方法，无法针对干扰极化信息进行抑制，且在小阵列情形下抑制宽带干扰和窄带干扰数量有限。专利申请号为201810512962.3、发明名称为《一种双极化天线阵列基于零陷展宽技术的高动态GNSS干扰抑制方法》提出一种极化空域的零陷展宽抗干扰方法，其具体方法如下：

考虑极化敏感线型阵列阵元数为M，时间抽头数为K，则L个GNSS和Q个干扰的接收极化域-空时信号x(n)可以表示为

其中，分别表示第l个GNSS信号的方位角、极化相角和极化相位差，表示GNSS信号的复包络；a_s和a_p分别为空域导向矢量、极化域导向矢量，表示如下