[发明专利]一种卫星导航信号的多波束抗干扰方法

说明书

本发明涉及卫星导航技术领域，提出了一种卫星导航信号的多波束抗干扰方法，包括接收信号；使用k‑means聚类算法生成自适应波束的波束指向；根据自适应波束的波束指向，使用自适应波束形成算法生成波束加权矢量；以及根据波束加权矢量生成卫星导航信号的波束响应。至少部分解决了现有技术在波束数目受限时无法兼顾所有导航卫星信号，从而导致接收性能下降的问题，在波束数目受限时，本发明相比现有技术中固定波束的方法有更优的性能，能有效地保障每个卫星的输出信干噪比，提高了整体的抗干扰性能。

技术领域

本发明总的来说涉及卫星导航技术领域，具体而言涉及一种卫星导航信号的多波束抗干扰方法。

背景技术

卫星导航系统是人类导航技术发展史上的重要突破，它能连续提供高精度和高速度的导航、定位和授时信息。但由于导航信号到达地面时非常微弱，极易受到外界射频信号的干扰，因此针对导航信号的抗干扰方法具有重要意义。

自适应波束形成方法是一种基于阵列天线方向图特性实施的空域抗干扰方法，既能在干扰方向形成零陷，又能对卫星信号进行增强，使整体输出具有使整体输出具有最大的信干噪比(SINR)，以提高导航接收机的抗干扰性能，其原理如图1所示，包括下列步骤：

设定传感器阵的阵元数为M，其在k时刻的一组接收信号表示为下式：

x(k)＝[x₁(k) x₁(k) … x_M(k)]^T；

将自适应处理器输出的加权矢量表示为：

w＝[w₁ w₂ … w_M]^T

并且将输出信号表示为：

y(k)＝w^Hx(k)

根据MVDR方法(Minimum Variance Distortionless Response最小方差无失真响应)约束加权矢量，可以使输出信号拥有最大信干噪比，并且不需要期望信号序列的先验信息；

将MVDR方法目标函数表示为：

其中R_XX＝E{x(k)x^H(k)}表示阵列接收信号的自相关矩阵，a(θ，φ)表示波束导向矢量，θ和φ分别表示目标波束指向的俯仰角和方位角；

将M个阵元组成的平面阵的导向矢量a(θ，φ)表示为：

k＝-ω/c[sinφcosθ，sinφsinθ，cosφ]^T

其中k表示相对于方向(θ，φ)的波数向量，ω表示信号圆频率，c表示光速；p_m＝[p_xm，p_ym，p_zm]^T表示第m个阵元的位置坐标向量；以及

根据MVDR方法目标函数建立拉格朗日函数，计算加权矢量表示为下式：

虽然自适应波束成形能较好地实现导航信号的抗干扰，但在实际导航中，往往需要同时接收多颗卫星信号，因此需要使用多波束抗干扰方法针对多颗卫星自适应形成多个波束。

现有技术中，多波束抗干扰方法在波束指向上采用固定波束指向。下面对现有多波束抗干扰方法做介绍。