[發明專利]基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法

有效

• 申請號: 201410607926.7
• 申請日: 2014-11-01
• 公開（公告）號: CN104393883A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 吳仁彪;陳庚;王文益;盧丹;王璐;賈瓊瓊
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B7/08
• 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ADS-B干擾抑制技術領域，特別是涉及一種基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法。

背景技術

廣播式自動相關監視(Automatic?Dependent?Surveillance-Broadcast，簡稱ADS-B)是一種基于全球衛星導航系統和地-空、空-空數據鏈通信的航空器監視技術，是國際民航組織確定的未來主要航空監視技術，在空中交通管制領域應用前景廣泛。然而，由于ADS-B信號很弱，僅比噪聲高10～20dB，因此很容易受到各種有意和無意干擾的影響。如果干擾信號很強，超過ADS-B接收機的最小觸發門限，將使ADS-B接收機無法工作，從而不能獲得飛機的位置、速度、飛行目的等信息，結果引起嚴重的后果，因此研究ADS-B抗壓制式干擾技術具有非常重要的意義。

由于ADS-B系統的脆弱性，亟需一種有效的ADS-B壓制式干擾抑制方法，保證ADS-B系統安全可靠運行。目前，在移動通信、衛星導航抗干擾領域應用較多的功率倒置算法是基于信號方向已知的MVDR方法,其不需陣列姿態信息，實現簡單；同時注意到ADS-B信號持續時間短(每幀持續時間僅為120μs)且斷斷續續、時有時無，而壓制式干擾一般在觀測時間內一直存在。因此，可以結合ADS-B信號和干擾持續時間不同的特點，改進傳統功率倒置算法，將其應用于ADS-B的壓制式干擾抑制。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種不改變ADS-B接收機結構，保持異于壓制式干擾方向增益基本不變，能夠抑制干擾的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法。

為了達到上述目的，本發明提供的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制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轉換為數字中頻信號；

(2)對上述數字中頻信號下采樣；

(3)利用下采樣后的信號樣本估計接收信號的協方差矩陣，以減弱ADS-B信號對協方差矩陣的影響；

(4)利用上述協方差矩陣計算基于功率倒置法的自適應天線陣列加權矢量，進行波束形成，以抑制壓制式干擾。

在步驟(2)中，所述的對數字中頻信號下采樣的方法是按照某個特定的采樣率對數字中頻信號進行等間隔采樣，以降低算法復雜度。

在步驟(3)中，所述的利用下采樣后的信號樣本估計接收信號的協方差矩陣，以減弱ADS-B信號對協方差矩陣的影響的方法是基于ADS-B信號持續時間很短且斷斷續續，而壓制式干擾持續存在的特點，利用估算協方差矩陣所用方法的平均作用，減弱ADS-B信號對協方差矩陣的影響。

在步驟(4)中，所述的利用上述協方差矩陣計算基于功率倒置法的自適應天線陣列加權矢量，進行波束形成，以抑制壓制式干擾的方法是將常規的功率倒置法應用于ADS-B壓制式干擾抑制，使天線方向圖在壓制式干擾方向形成零陷，在其他方向保持增益基本不變，以抑制壓制式干擾，提高天線陣列輸出端的信干噪比

本發明提供的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法結合ADS-B信號持續時間很短且斷斷續續，壓制式干擾持續存在的特點，首先，通過對數字中頻信號下采樣；其次，利用下采樣后的數據樣本估計協方差矩陣，計算陣列加權矢量，進行波束形成，抑制壓制式干擾。采用本發明的方法能夠使天線方向圖在壓制式干擾方向形成零陷，在其他方向保持增益基本不變，抑制壓制式干擾，提高天線陣列輸出端的信干噪比。

附圖說明

圖1是本發明提供的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法原理示意圖；

圖2(a)是本發明中基于均勻線陣，陣元數目為2時天線波束圖；

圖2(b)是本發明中基于均勻線陣，陣元數目為4時天線波束圖；

圖3(a)為基于均勻線陣，陣元數目為2時采用本發明方法進行干擾抑制前的信號波形；

圖3(b)為基于均勻線陣，陣元數目為2時采用本發明方法進行干擾抑制后的信號波形。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明提供的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法做出詳細說明(以均勻線陣為例)。

如圖1所示，本發明提供的基于改進的功率倒置法的ADS-B壓制式干擾抑制方法是利用自適應陣列天線抑制干擾來實現，即通過在陣列天線和普通ADS-B接收機之間嵌入基于功率倒置法的自適應ADS-B壓制式干擾抑制模塊(圖1中虛線部分)來實現的，不改變ADS-B接收機的內部結構。