[发明专利]基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法

权利要求书

1.一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：设M个阵元的卫星导航接收机天线阵列在时刻n接收到的基带信号为X(n)，其中M＞1，M∈N，计算其对应的协方差矩阵R_xx；

S2：利用快速数据投影法对协方差矩阵的噪声子空间投影的标准正交基进行迭代求解，得到噪声子空间对应的特征矢量估计w_sub；

S3：利用步骤S2得到的噪声子空间特征矢量w_sub对卫星导航接收机的天线阵列在时刻n接收到的标定后基带信号X(n)进行投影处理，得到基带信号X(n)在噪声子空间的最优投影Y_sub；

S4：分别对投影后数据Y_sub各通道数据的延时一个C/A码周期，逐一估计各卫星导航信号的波达方向参数L为卫星信号源数量；

S5：根据各卫星天线的波达方向参数构造对应的波达矢量根据最小均方误差准则可得对各卫星的最优阵列加权矢量为其中为第l颗卫星对应的最优阵列加权矢量；

S6：利用步骤S5得到的L个最优阵列加权矢量分别对最优投影Y_sub进行加权累加，得到各卫星的观测输出信号Y(n)；

所述步骤S2中利用快速数据投影法对协方差矩阵的噪声子空间投影的标准正交基进行迭代求解的具体步骤如下：

S2-1：初始化迭代计数器n＝0，设置预设门限δ＝0.001，采用随机正交初始化方法对噪声子空间投影矩阵进行初始化，得到正交矩阵U₀；

S2-2：对第n次迭代，计算当前子空间信号投影

S2-3：计算Householder反射矩阵有

其中，e₁＝[1，0，...，0]^T，为向量r_n第一个元素对应的幅角值；

S2-4：计算标准正交矩阵

其中β≥0为学习步长；

S2-5：对z_n进行正则化处理，赋值给U_n+1，即

Un₊₁＝z_nD

其中，

S2-6：对迭代计数器进行递增，n＝n+1；

若||U_n+1-U_n||₂≥δ，则重复步骤S2-1～S2-5，否则输出最优投影矩阵U_opt。

2.根据权利要求1所述的一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法，其特征在于：所述步骤S1中基带信号X(n)的表达式如下：

其中，T_s为采样间隔；L为卫星信号源数量；对第l个卫星，s_l(n)，c_l和τ_l(n)分别为其对应的卫星有效信号、C/A码和信号延时；a(θ_l)为第l个卫星的导向矢量，θ_l为其波达方向角度参数；K为干扰源数量；J_k(n)为干扰信号，d_k为其导向矢量；V(n)为加性高斯白噪声。

3.根据权利要求2所述的一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法，其特征在于：所述基带信号X(n)的表达式利用数据矢量形式进行重写：

X(n)＝s(n)+u(n)+V(n)

计算卫星导航接收机天线阵列在n时刻接收到的信号X(n)的协方差矩阵，则有

R_xx＝E{X(n)X^H(n)}＝R_s+R_u+R_V

其中，E{·}为统计期望，(·)^H为矩阵的共轭转置处理，R_s，R_u和R_V分别为GNSS信号、干扰信号和噪声的协方差矩阵，分别定义为

4.根据权利要求3所述的一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法，其特征在于：所述步骤S3中最优投影