[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)GNSS接收機(jī)的抗干擾正態(tài)零陷加寬的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410416288.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104181552A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鯉文;鄭建生;周琪;景晗;居益林;徐鑫剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/21
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/21
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種動(dòng)態(tài)GNSS接收機(jī)的零陷加寬方法，其特征是，基于一個(gè)動(dòng)態(tài)GNSS接收機(jī)的零陷加寬模型，該模型是在常規(guī)靜態(tài)輸出功率最小約束模型的基礎(chǔ)上，將干擾波的波達(dá)方向展寬為左右兩個(gè)干擾信號(hào)同時(shí)入射，并定義失配角度服從正態(tài)分布，在小角度變化情況下，能夠自適應(yīng)計(jì)算出展寬權(quán)值；

其中，基于常規(guī)輸出功率最小約束模型基于如下定義以及公式：定義模型由M個(gè)陣元組成，采用線性陣列信號(hào)模型，它所接收的信號(hào)波形對(duì)應(yīng)M個(gè)輸出信號(hào)向量X(t)，其中包含接收信號(hào)向量中的干擾成分和噪聲成分，離散化后為X(n)；

定義輸入信號(hào)的相關(guān)矩陣為Rxx=E{X(n)XH(n)}=ARssAH+σn2I]]>??式一

式中，R_ss為干擾信號(hào)的相關(guān)矩陣，為噪聲功率

A＝[a(θ₀),a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_M-1)]表示為陣列流型，

a(θ_p)＝[1,exp(jΦ_p),…,exp(j(M-1)Φ_p)]^H，其中θ_p代表第p個(gè)干擾的波達(dá)方向，I為單位矩陣；

輸出信號(hào)為Y＝WX，W為輸出權(quán)值；根據(jù)輸出功率最小準(zhǔn)則

minPout=E{|y(n)|2}=WHRxxWs.t.WHA=1]]>??式二

得到常規(guī)輸出功率最小約束模型自適應(yīng)權(quán)值

Wopt=(AHRxx-1A)-1Rxx-1A]]>??式三

然后，失配條件下，定義第p個(gè)干擾的波達(dá)方向?yàn)榭烧箤挒樽笥覂蓚€(gè)干擾信號(hào)和同時(shí)

入射：

θp1‾=θp+Δθp]]>

θp2‾=θp-Δθp]]>

其中θ_p為實(shí)際干擾入射方向，Δθ_p為失配角度，假設(shè)Δθ_p服從均值為0，方差為的正態(tài)分布，即

構(gòu)造零陷加寬后的自適應(yīng)權(quán)值：

Wopt‾=(Rxx‾)-1a(θp)a(θp)H(Rxx‾)-1a(θp)]]>??式四

其中，??式五

[T]k,l=[T1]k,l+[T2]k,l2=exp{-12σp2(k-l)2}+exp{12σp2(k-l)2}2=cos[12σp2(k-l)2]]]>

其中[T1]k,l=exp{-12σp2(k-l)2},[T2]k,l=exp{12σp2(k-l)2}]]>

具體方法包括以下步驟：

步驟1，設(shè)置帶喇叭天線的強(qiáng)干擾源，并設(shè)置仰角和方位角；采用七元的圓心陣，陣元間距為半個(gè)波長(zhǎng)，將接收到的信號(hào)送入射頻接收前端，信號(hào)通過(guò)射頻前端調(diào)整后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊；

步驟2，由A/D采樣單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采樣數(shù)據(jù)送入數(shù)字混頻模塊；

步驟3，數(shù)字混頻模塊將帶通采樣后的數(shù)字中頻信號(hào)變換為基帶信號(hào)，然后送入低通濾波器，濾除高頻分量，得到I/Q兩路信號(hào)；

步驟4，針對(duì)步驟3得到信號(hào)基于零陷加寬模型進(jìn)行如下子步驟的操作：

步驟4.1，將該信號(hào)送至DSP權(quán)值向量求解模塊，令形成的加寬矩陣為[T]k,l=1-σp2(k-l)22,]]>k取7；

步驟4.2，實(shí)驗(yàn)中采用FPGA求出信號(hào)的自相關(guān)值R_xx；自相關(guān)矩陣求逆放在型號(hào)為T(mén)MS320C6416的DSP模塊中進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)中選擇了計(jì)算量較小且占內(nèi)存空間較小的Gauss-Jordan算法，在求逆之前先由式五求出矩陣并將中的元素賦給另一個(gè)矩陣H(i,j)，整個(gè)N*N矩陣求逆完成后的值為R(i,j)；為了驗(yàn)證求逆過(guò)程是否正確，實(shí)驗(yàn)中把原來(lái)的矩陣H(i,j)乘以逆矩陣R(i,j)，如果H(i,j)*R(i,j)＝I，I為單位矩陣，則說(shuō)明求逆過(guò)程在DSP里實(shí)現(xiàn)正確；

步驟4.3，將R_xx代入式三求出展寬前的權(quán)值因子W_opt；再把求逆后的值R(i,j)代替代入式四中，求出展寬后的權(quán)值因子

步驟4.4，計(jì)算出零陷加寬最優(yōu)權(quán)值向量并將此結(jié)果送回FPGA中的加權(quán)求和模塊，將得到的加權(quán)系數(shù)與輸入數(shù)字信號(hào)做相乘求和運(yùn)算，從而達(dá)到高動(dòng)態(tài)干擾抑制的目的；

步驟4.5，通過(guò)求出的權(quán)值對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，并相互比較；

步驟5：將干擾抑制后的運(yùn)算結(jié)果輸出到GPS接收系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航信息的捕獲跟蹤、定位解算。