[發明專利]一種GNSS接收機設備的抗干擾方法

有效

• 申請號: 201310681133.5
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103630910A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 陳鯉文;鄭建生;劉鄭;雷莉;董坤;周素菲;王貝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種GNSS接收機設備的抗干擾方法，其特征在于：將MUSIC算法應用到GNSS抗干擾領域，具體包括以下步驟，

步驟1、建立陣列干擾信號模型，接收陣列信號數據；

步驟2、由接收到的陣列信號數據得到數據協方差矩陣R_XX；

步驟3、對R_XX進行特征分解；

步驟4、對R_XX的特征值進行信號源數判斷；

步驟5、確定信號子空間與噪聲子空間；即，特征值小的形成噪聲子空間，特征值大的是信號子空間；

步驟6、根據信號參數范圍進行譜峰搜索；

信號參數范圍：方位角0度--360度，仰角0度--90度；

步驟7、尋找信號分量的導向矢量與噪聲子空間特征向量正交位置，即譜峰位置；

步驟8、仰角、方位角與干擾信號方向增益的關系式如下：

其中，a(θ,φ)表示信號分量的導向矢量，V_n表示噪聲子空間的特征向量；

步驟9、在對應的位置生成零陷抑制，得到干擾抑制后的數據y(n)；

y(n)=woptHx(n)≈vσ2sHPAJ⊥x(n)]]>

其中，

wopt=vR-1s≈vσ2[I-AJ(AJHAJ)-1AJH]s=vσ2PAJ⊥s,]]>

x(n)為輸入的離散信號，A_J=[a₁(θ,φ),…,a_Q(θ,φ]為a(θ,φ)的矢量表示，R_J=diag(V_L+1,...,V_Q)為V_n的矢量表示，即干擾的功率；σ²為高斯白噪聲的功率，v=(s^HR^-1s)^-1為一常數，R=E[x(n)x^H(n)]為接收數據協方差矩陣；s=[1,0,…,0]^T為給定參考列向量；表示與由A_J構造的干擾子空間正交的子空間投影矩陣；y(n)實際上為快拍數據投影后列向量的第一個元素。

2.根據權利要求1所述的一種GNSS接收機設備的抗干擾方法，其特征在于：

所述步驟1的實現過程如下，

設定干擾信號模型滿足以下四個條件；

1)陣元的間距要遠大于陣元的尺寸，且不考慮陣元之間存在耦合情況；

2)把單位陣元當作點陣元來考慮；

3)系統噪聲為均值為0，方差為δ²的高斯白噪聲，并且每個陣元之間噪聲是獨立的；

4)每個陣元均為全方向天線，把接收信號當成是平面波；

依照上述設定，構造信號模型；假設空間中一組陣列天線的陣元數是M，且可以接收到的信號數量為N；設定參考陣元為第一個陣元，若第i個信號到天線陣列的入射角度為θ_i且信號定義為S_i(t)e^jωt，那么，第m個陣元所接收到的信號可以表示為：

xm(t)=amiS(t+(m-1)τi)ejω(t+(m-1)τi),m=1,2,···,M---(a1)]]>

式(a1)中，a_mi是第m個陣元對第i個信號源的幅度響應，每個陣元均為全向天線，a_mi為信號的振幅；τ_i是當入射信號以θ_i角度到達陣列相鄰陣元的時延；ω是入射信號的角頻率；假設輻射源S_i(t)為窄帶信號：

S_i(t)≈S_i(t+(m-1)τ_i),m=1,2,…,M???(a2)

如果相鄰陣元之間的相位差為，可以得到陣列中每個陣元的輸出矢量形式：

x1(t)x2(t)···xM(t)=ej(ωt+(1-1)φi)ej(ωt+(2-1)φi)···ej(ωt+(M-1)φi)*Si(t)---(a3)]]>

可化簡為：

x1(t)x2(t)···xM(t)=1ejφi···ej(M-1)φi*Si(t)ejwt---(a4)]]>

則式（a4）可以記為：

X(t)=a(φ_i)*S_i(t)e^jwt???(a5)

其中，X(t)=[x₁(t),x₂(t),…,x_M(t)]^Ｔ，

a(φ_i)為導向向量，信源個數為N，接收到的陣列信號是：

X(t)=a(Φ₁)*S₁(t)e^jwt+a(Φ₂)*S₂(t)e^jwt+…+a(Φ_N)*S_N(t)e^jwt??(a6)

式（a6）表示為矩陣形式：

X(t)=11···1ejΦ1ejΦ2···ejΦN············ej(M-1)Φ1ej(M-1)Φ2···ej(M-1)ΦN*S1(t)S2(t)···SN(t)ejwt---(a7).]]>