[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

说明书

本发明公开了一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法，利用噪声子空间追踪技术消除强干扰信号，然后利用多通道周期延迟后的信号与卫星导航信号之间的相关性，采用基于Clean思想的DOA估计方法，估计各个卫星导航信号的导向矢量，最后利用导向矢量分别为每个卫星构造波束形成权向量矩阵，实现对卫星信号来向的增强。本发明不需要知道传输的导航符号以及卫星方位，是一种盲自适应算法，在抑制复杂干扰信号的同时，有效的改善了导航信号的信干噪比，能够在一定程度上提高复杂环境下系统对卫星导航信号的接收能力。

技术领域

本发明属于卫星导航信号抗干扰领域，涉及卫星导航接收机用自适应盲波束形成抗干扰技术内容，具体涉及一种基于子空间跟踪的GNSS接收机多波束指向抗干扰方法。

背景技术

导航卫星一般在离地面几万公里的高空中工作，地面接收机接收到的信号相当微弱，通常是淹没在接收机热噪声中。因此，当接收机受到各种无意和有意的射频干扰影响时，卫星信号不能从噪声中提取出来，最终导致定位精度下降或者跟踪环路失锁，有时甚至不能正常工作。卫星导航信号功率很弱，极易受干扰，使得开展卫星导航抗干扰技术研究尤为迫切。为了确保卫星导航系统在日益复杂的电磁干扰环境的实效性，开展抗干扰接收机技术研究，具有重大的国防安全和国民经济意义。

国外在卫星导航抗干扰方面已进行了多年的研究工作。在时频域抗干扰技术产品化方面，美国五月花通信公司(Mayflower Communication Company)已于1993、1997年申请了专利，将时域自适应抗干扰算法应用于GPS接收机，经过了实际干扰环境的测试，取得了良好的抗干扰效果。1998年，美国学者R.L.Fante在卫星导航接收机抗干扰技术的空时领域进行了比较深入的理论研究，并在此基础上开展了较多的实验对其理论中的具体问题进行了验证。其中的具体问题包括空时抗干扰准则的选择以及多径干扰的影响等。一年之后，美国学者W.L.Myrik也开始在卫星导航接收机抗干扰技术的空时领域进行研究。其主要成果是在空时抗干扰中成功引入了多级维纳滤波技术，使空时处理中所要进行的计算量得到了很大程度的减少，因此空时抗干扰技术的实用性能大大增加。

此外，M.G.Amin也对卫星导航接收机的抗干扰问题展开广泛的研究，并取得了较好的研究成果，包括时域抗干扰、频域抗干扰、阵列抗干扰和空时抗干扰。2000年，R.L.Fante第一次对基于空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing，STAP)的抗干扰导航接收机给出了较为完整的论述，这一技术代表着导航接收机抗干扰技术新的发展方向。此后，各国学者为了推动STAP技术在卫星导航抗干扰领域的实用化，就降秩处理、非均匀环境下的STAP等问题进行了长期研究。目前，空时自适应滤波已成为卫星导航抗干扰领域的研究重点，得到广泛关注。

国内在卫星导航抗干扰技术领域起步较晚，目前还没有大量装备使用的成熟产品。近年来随着我国卫星导航产业的迅猛发展，国内许多科研单位和大学都开始研究卫星导航抗干扰技术。西安电子科技大学、中国民航大学、国防科技大学、空军工程大学、哈尔滨工业大学等高校以及中电集团、航天504所、航天704所等科研院所在卫星导航抗干扰算法及其实现方面都做了大量工作，主要包括已有型号进行抗干扰改进和数字抗干扰接收机研制。其中，在已有型号抗干扰改进方面，目前国内采用的抗干扰改进技术主要是利用天线阵列接收信号，在抗干扰处理器中实现空域抗干扰，可自适应抗连续波式、脉冲式等波形的各种噪声压制式干扰，其抗干扰性能均能满足型号指标要求，但抗干扰个数受天线阵元个数限制；在数字抗干扰接收机研制方面，国内已有多个数字抗干扰接收机的研制项目，各研制单位提出了各种电路优化和抗干扰处理方案，抗干扰能力相对于基本型方案有所提高，但尚不能满足复杂电磁环境下的应用需求。

从国内外研究现状来看，针对卫星导航抗压制式干扰问题展开的研究可归纳为以下三个方面：

(1)时域/频域自适应滤波技术