[发明专利]基于空域滤波与波束成形的导航接收机抗干扰方法

说明书

本发明提出了一种基于空域滤波与波束成形的导航接收机抗干扰方法，旨在提高导航接收机的抗干扰能力，并降低运算的复杂度，实现步骤为：构建卫星导航接收机的抗干扰系统，阵列天线接收射频模拟信号，射频模块将每个射频模拟信号转为数字中频信号，空域滤波模块基于改进的功率倒置算法对每个数字中频信号进行空域滤波，解扩模块对干扰抑制后的数字中频信号进行解扩处理，波束成形模块基于自适应波束成形算法对解扩后的导航信号进行功率增强，得到导航接收机的抗干扰结果。本发明可以对强干扰和弱干扰进行抑制，提高了导航接收机的抗干扰能力，采用的自适应波束成形算法无需知道阵列天线的布局、导航卫星的个数和来向，运算复杂度低。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，涉及到卫星导航接收机的抗干扰技术，特别是一种空域滤波与波束成形的联合抗干扰算法，可用于宽带干扰存在时的导航信号的接收。

背景技术

卫星导航接收机的应用越来越广泛，对于导航接收机，由于传输距离远，导航信号在到达地面时极易淹没在周围环境的电磁干扰之中，从而影响导航接收机的定位解算结果。

卫星导航接收机抗干扰技术主要分为时频域滤波技术和空域滤波技术，但时频域滤波技术只能抑制窄带干扰，而通过阵列天线接收卫星导航信号，使用空域滤波的方式，自适应地将天线阵在干扰信号来源方向上生成零陷，抑制宽带干扰，其中使用最多的功率倒置算法无需知道期望信号和干扰信号的到达方向等先验知识，通过接收信号的协方差矩阵求逆计算天线阵的加权矢量，并通过加权矢量对数字中频信号进行干扰抑制，但该算法的不足之处是在强干扰与弱干扰同时存在的情况下，零陷无法对准弱干扰的来向，不能有效的抑制弱干扰，同时会造成期望信号的功率降低。

例如，申请公布号为CN105301606 A，名称为“一种级联结构的导航接收机抗干扰的方法和装置”的专利申请，公开了一种导航接收机抗干扰的方法，该方法通过级联的方式，即第一级逐个选择各个天线作为参考天线，采用功率倒置的算法抑制干扰，再将第一级各个支路的输出信号进行解扩，用解扩处理后的数据对约定信号中的某一颗或某几颗卫星的来向信息，获得空间特征矢量，送至第二级自适应滤波处理器。该方法采用多个自适应空域或空时滤波处理模块级联一个自适应空域滤波处理模块，避免参考天线的选取对系统的抗干扰性能的影响，但是其存在的不足之处在于，第一级对数字中频信号进行抑制干扰时，采用功率倒置算法，该算法不能对弱干扰进行有效的抑制，第二级波束成形增强期望信号的功率时需要知道卫星的来向信息，运算的复杂度较高。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术存在的技术问题，提出一种基于空域滤波与波束成形的导航接收机抗干扰方法，旨在提高导航接收机的抗干扰能力，并降低运算的复杂度。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)构建卫星导航接收机的抗干扰系统：

构建包括阵列天线、射频模块、空域滤波模块、解扩模块和波束成形模块的卫星导航接收机的抗干扰系统，其中：

阵列天线，包括M个周期性排布的阵元，M≥4，用于接收导航卫星的射频模拟信号；

射频模块，包括变频器和AD芯片，变频器用于对射频模拟信号进行下变频转换，AD芯片用于对变频器的转换结果进行模数转换；

空域滤波模块，用于对经过射频模块转换的数字中频信号进行空域滤波；

解扩模块，用于对经过空域滤波模块干扰抑制的数字中频信号进行解扩；

波束成形模块，用于对解扩后的导航信号进行功率增强；

(2)阵列天线接收射频模拟信号：