[發明專利]通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法

有效

• 申請號: 200910067774.5
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101477189A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 盧丹;吳仁彪;李嬋
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本發明涉及一種衛星導航系統干擾抑制方法。特別是涉及一種不改變現有衛星導航系統接收機結構，能夠抑制各類干擾的通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法。

背景技術

衛星導航系統是以人造衛星作為導航臺的星基無線電導航系統，能全天時，全天候，為全球任何地方提供高精度的三維位置、速度和時間信息，從而從根本上改變了眾多行業的導航定位格局及水平，為無數海、陸、空、天軍民用戶提供了便利和安全，已成為信息體系的重要基礎設施，直接關系到國計民生的關鍵性技術支撐系統。目前，已經建成的系統包括美國的GPS系統，俄羅斯的GLONASS系統以及我國的BD-1(北斗一號)區域衛星導航系統；正在實施開發建設的系統包括我國和歐盟將共同研制的Galileo(伽利略)系統，印度的衛星導航定位系統，日本的QZSS(準天頂衛星系統)，以及我國的BD-2(北斗二號)衛星導航系統等。

然而由于衛星導航系統的衛星離地球很遠，衛星信號非常微弱(比噪聲低近20dB以上)，所以無論是GPS，GLONASS，Galileo還是BD-2系統等，都存在著一個共同的缺點——易受干擾的影響。目前最有效的干擾抑制方法是采用自適應天線陣技術，在衛星導航系統抗干擾中，常用的自適應天線陣技術一般分為兩類，一是功率倒置方法，一是利用導航衛星信號特性(如恒模特性，循環平穩特性)的盲自適應波束形成方法。

在衛星導航系統的各類干擾中，常見的有壓制性干擾，欺騙式干擾，衛星信號多徑干擾。當這三類干擾共存時，由于欺騙式干擾和導航衛星信號特性一樣，因此利用導航衛星信號特性的盲自適應波束形成方法失效，當衛星信號多徑干擾存在時，功率倒置方法也失效。因此，需要研究一種通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種不改變現有衛星導航系統接收機結構，能夠抑制各類干擾的通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法。

本發明所采用的技術方案是：一種通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法，是利用自適應陣列天線抑制干擾來實現，包括有以下步驟：

(1)將陣列天線接收到的模擬射頻信號轉換為數字中頻信號；

(2)將轉換后的數字中頻數據向干擾正交補空間投影；

所述的將轉換后的數字中頻數據向干擾正交補空間投影，是通過先估計干擾子空間求對陣列協方差矩陣做特征值分解求得干擾子空間，然后再利用正交補空間計算公式來?求得的，所述的干擾子空間的估計分兩種情況來計算，當在欺騙式干擾和衛星信號部分相關或完全不相關這種一般情況下，干擾子空間的估計是通過對陣列協方差矩陣做特征值分解獲得的；當在欺騙式干擾和衛星信號相干這種極限情況下，干擾子空間的估計是通過空間平滑技術獲得的。

(3)對投影后的數據進行低副瓣常規波束形成抑制多徑；

(4)計算陣列加權矢量；

(5)將波束形成后的衛星導航信號轉換為模擬射頻信號送入接收機。

所述的利用自適應陣列天線抑制干擾，是通過在陣列天線和衛星導航系統接收機之間嵌入一個二級干擾處理器來實現的，不改變衛星導航系統接收機的內部結構。

步驟(3)所述的對投影后的數據進行低副瓣常規波束形成抑制多徑，是通過契比雪夫靜態加權來降低陣列方向圖的副瓣電平，達到衰減衛星多徑信號的目的。

本發明的通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法，分析了欺騙式干擾和衛星多徑信號的特性，首先考慮欺騙式干擾和衛星信號的相關性，采用干擾正交補空間投影技術抑制欺騙式干擾和壓制性干擾，其次利用低副瓣常規波束形成技術減輕多徑信號。本發明無需改變普通導航接收機的內部結構，和現有的接收機有很好的兼容性，能在常見的欺騙式干擾、壓制性干擾和衛星多徑干擾共存的情況下，保證衛星導航接收機正常工作。

附圖說明

圖1是本發明的通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法的流程圖；

圖2是通用的多類干擾抑制原理框圖；

圖3是本發明得到的陣列天線方向圖；

圖4是干擾抑制前和采用本發明進行干擾抑制后的捕獲結果的比較；

圖5是圖4所示比較結果的局部放大圖；

圖6是極限情況下的多類干擾抑制原理框圖；

圖7是極限情況下本發明得到的陣列方向圖；

圖8a是極限情況下Capon方法得到的捕獲結果；

圖8b是極限情況下本發明得到的捕獲結果。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明的通用的衛星導航系統多類干擾抑制方法做出詳細說明。