[發明專利]基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法

在審

• 申請號: 201410606253.3
• 申請日: 2014-11-01
• 公開（公告）號: CN104391305A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張耀天;王璐;吳仁彪;盧丹;王文益
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于衛星導航抗干擾技術領域，特別是涉及一種基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法。

背景技術

由于全球衛星導航系統(Global?Navigation?Satellite?System，簡稱GNSS)能夠提供時間/空間基準和所有與位置相關的實時動態信息，因而在導航、授時、精密測量等方面得到了廣泛應用，因此確保全球衛星導航系統的安全性尤為重要。但是，由于GNSS信號到達地面時信號功率已十分微弱，因此GNSS接收機極易受到干擾的影響。

目前，關于GNSS干擾抑制方法的研究主要集中在壓制性干擾抑制方法，對欺騙式干擾抑制方法的研究相對較少。與壓制性干擾不同，欺騙式干擾是指干擾機發射與真實衛星導航信號相同或相類似的干擾信號，引導衛星導航接收機出現定位錯誤，所需干擾功率不大，隱蔽性強，干擾效果好，針對壓制性干擾抑制的方法無法有效地抑制欺騙式干擾，欺騙式干擾已逐漸成為衛星導航系統的重要威脅。

近年來，國內外學者一直都在尋找針對欺騙式干擾抑制的有效辦法。現有的方法是從干擾來向、捕獲環節、跟蹤環節、定位結果以及導航電文等方面入手對欺騙干擾進行抑制。其中，利用陣列天線估計欺騙式干擾來向是一種主要的欺騙式干擾抑制方法。S.Daneshmand提出了一種基于多天線的欺騙式干擾抑制技術，將每根天線的接收信號與參考天線進行互相關運算來得到欺騙式干擾的來向角，然而這種抑制技術不能適用于多個欺騙源的場景。美國Rockwell?Collins公司提出一種利用陣列天線來抑制欺騙式干擾的方法，這種方法依據接收機對每顆衛星跟蹤后的信息來估計衛星信號來向，并從中識別出欺騙式干擾的來向，最終在欺騙式干擾來向方向進行天線調零，以抑制欺騙式干擾，但是這種方法需要接收機的反饋信息，結構復雜，運算量大。因此，本發明提供一種利用陣列天線估計多個欺騙式干擾源來向，識別欺騙式干擾源個數，并有效抑制欺騙式干擾的方法，實現簡單，運算量小，不需要接收機反饋信息，可以作為獨立的抗欺騙式干擾模塊嵌入普通接收機。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法。

為了達到上述目的，本發明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法包括按順序進行的下列步驟：

(1)將陣列天線接收到的射頻信號下變頻轉化成數字中頻信號；

(2)利用C/A碼的周期重復特性，采用CLEAN方法從上述數字中頻信號中估計出多個欺騙式干擾源來向，以判斷欺騙式干擾源個數；

(3)利用步驟(2)中的欺騙式干擾源來向設計陣列自適應權向量，以抑制欺騙式干擾，最后將波束形成后的衛星導航信號轉換為模擬射頻信號并送入普通衛星接收機。

在步驟(2)中，所述的是利用C/A碼的周期重復特性，采用CLEAN方法從上述數字中頻信號中估計出多個欺騙式干擾源來向，以判斷出欺騙式干擾源個數的方法是：首先將陣列天線中第一個陣元的接收信號延遲一個C/A碼周期后與陣列天線接收信號進行相關，從而使接收信號中的噪聲相關值大大降低；然后利用CLEAN算法估計出多個欺騙式干擾源的來向，并通過計算所估計出的信號的功率來判斷欺騙式干擾源的個數。

在步驟(3)中，所述的利用步驟(2)中的欺騙式干擾源來向設計天線自適應權向量，以抑制欺騙式干擾，最后將波束形成后的衛星導航信號轉換為模擬射頻信號并送入普通衛星導航接收機的方法是：計算天線自適應權值是根據步驟(2)所估計的欺騙式干擾源來向，考慮到來向估計存在誤差，結合線性約束最小方差算法和一階微分約束算法，計算出天線自適應權值，最后將加權后的數字中頻信號送入普通衛星導航導航接收機。

本發明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法是利用欺騙式干擾空間和功率特征，采用CLEAN估計方法估計出欺騙式干擾來向，結合線性約束最小方差(LCMV)算法，在欺騙式干擾方向上形成零陷，并采用一階微分約束算法對天線零陷進行展寬，以抑制欺騙式干擾，本發明方法實現簡單，運算量小，不需要接收機反饋信息，并且可以作為一個獨立的抗欺騙式干擾模塊嵌入普通接收機。

附圖說明

圖1是本發明方法中自適應權值對應的天線方向圖。

圖2是未采取本發明方法抑制欺騙式干擾時接收機捕獲到的PRN1的峰值結果。

圖3是采取本發明方法抑制欺騙式干擾時接收機捕獲到的PRN1的峰值結果。

圖4是本發明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛星導航欺騙式干擾抑制方法流程圖。

具體實施方式