[发明专利]一种基于压缩感知OMP的卫星导航信号干扰抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知OMP的卫星导航信号干扰抑制方法，包括：步骤1：接收感兴趣的卫星信号，进行稀疏处理，转换为可压缩的格式，得到原稀疏信号；步骤2：采用压缩感知的OMP恢复算法，反复迭代，选出原子库中与原稀疏信号的结构最接近的原子，得到稀疏向量估计值；步骤3：根据稀疏向量非零元素位置得到干扰的DOA估计值，构造出干扰子空间；步骤4：利用拉格朗日乘数法，求阵列最优加权解；步骤5：将最优加权解作用到阵列接收信号，输出干扰抑制后的信号。本发明相比传统贪婪算法优势在于：不需要干扰个数的先验信息；对DOA采样间隔失配不敏感；不受分辨率的限制；使得卫星导航接收机干扰抑制更具实时性，稳健性。

技术领域

本发明涉及一种干扰抑制方法，特别涉及一种基于压缩感知OMP的卫星导航信号干扰抑制方法。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)能够提供实时、全天候和全球性的服务。然而接收到的卫星信号通常情况下淹没在噪声中，卫星导航的精度、完好性很容易受到外界无意干扰和有意干扰的影响，包括压制性干扰、欺骗式干扰以及压制式/欺骗式组合干扰。因此，卫星导航接收机抗干扰具有重要意义。

压制性干扰是干扰信号以高功率进入接收机，使接收机无法正确捕获、跟踪卫星信号，是最常见的GNSS干扰。解决压制性干扰，最具代表性的干扰抑制方法是最小功率算法。卫星导航中，由于有用卫星信号很弱，比接收机热噪声低20dB，完全淹没在噪声中，因此只需要考虑干扰的抑制，无需计算卫星信号的导向矢量，即在干扰的来向处形成深零陷，而不考虑波束指向，最小功率算法就是属于这类卫星导航干扰抑制算法。最小功率算法无需知道卫星信号及干扰信号的波达方向(Direction of Arrival,DOA)，会按照阵列输出功率最小准则自动地在压制性干扰来向处形成零陷波，从而达到抑制干扰的效果。

然而，最小功率算法也有如下缺陷：(1)利用接收信号的协方差矩阵，这就意味着需要有足够的快拍数才能够准确估计得到协方差矩阵，也就是要求干扰相对于接收机的波达角在一定的时间内保持不变。(2)当接收机安装在高动态平台上，平台相对于干扰的高速运动或者平台的姿态变化就会导致无法获取足够的快拍，这就意味着无法准确估计协方差矩阵，那么最小功率算法性能就会大大降低。(3)最小功率算法在其他来向处不会形成平坦的增益，导致波束图出现波动，特别是快拍数不足时尤其明显，这就意味着，位于比较浅的零陷处的有用卫星信号会被部分抑制掉。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明结合干扰信号空间谱稀疏特性建立阵列稀疏模型，将稀疏恢复算法应用到阵列抗干扰中，可以克服传统卫星导航干扰抑制算法中的一些不足。

术语解释：

原子库，在信号进行稀疏处理的过程中，使用超完备的冗余函数字典作为基函数，字典的选择尽可能地符合被逼近信号的结构，字典中的元素被称为原子，这个超完备字典被称为原子库。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于压缩感知OMP的卫星导航信号干扰抑制方法，包括如下步骤：

步骤1：接收感兴趣的卫星信号，并对卫星信号进行稀疏处理，将卫星信号转换为可压缩的格式，得到原稀疏信号；

步骤2：采用压缩感知的OMP恢复算法，经过反复迭代，选出原子库中与原稀疏信号的结构最接近的原子，来精确或近似地表示出原始稀疏信号，得到稀疏向量估计值；

步骤3：根据稀疏向量非零元素位置得到干扰的DOA估计值，构造出干扰子空间；

步骤4：利用拉格朗日乘数法，求阵列最优加权解；

步骤5：将最优加权解作用到阵列接收信号，输出干扰抑制后的信号。

根据本发明优选的，步骤1的具体实现过程如下：