[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于記憶矩陣準(zhǔn)求逆的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾的裝置及其抗干擾方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610152777.9
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105589080B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)建弘;郭昊;戚連剛;王霖郁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/21
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/21;G01S19/37
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1.一種基于記憶矩陣準(zhǔn)求逆的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾的裝置，包括陣列天線模塊、射頻通道模塊、A/D轉(zhuǎn)換器模塊、數(shù)字下變頻模塊、記憶矩陣計(jì)算模塊、記憶矩陣準(zhǔn)求逆模塊、數(shù)字波束形成模塊、數(shù)字上變頻模塊、D/A轉(zhuǎn)換器模塊，其特征在于：

所述陣列天線模塊用來(lái)接收空中同一時(shí)刻的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；

所述射頻通道模塊將使衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)頻譜從射頻搬移到模擬中頻；

所述數(shù)字下變頻模塊將數(shù)字中頻信號(hào)，轉(zhuǎn)換為正交的包括I，Q兩路的數(shù)字基帶信號(hào)；

所述記憶矩陣計(jì)算模塊求出數(shù)字基帶信號(hào)的記憶矩陣R_xx；

所述記憶矩陣準(zhǔn)求逆模塊對(duì)記憶矩陣進(jìn)行準(zhǔn)求逆，計(jì)算出一組權(quán)值，所述裝置還包括：定點(diǎn)浮點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換模塊、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算模塊、浮點(diǎn)數(shù)大小比較模塊、時(shí)序控制模塊；

所述定點(diǎn)浮點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)的定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)為浮點(diǎn)數(shù)和將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)為定點(diǎn)數(shù)；

所述浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算模塊用于對(duì)記憶矩陣中的數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)的加減乘運(yùn)算，還包括：浮點(diǎn)加/減模塊、浮點(diǎn)乘法器模塊；

所述浮點(diǎn)加/減模塊，完成浮點(diǎn)數(shù)的加和減的運(yùn)算；

所述浮點(diǎn)乘法器模塊，完成浮點(diǎn)數(shù)的乘法運(yùn)算；

所述浮點(diǎn)數(shù)大小比較模塊用于將權(quán)值中的復(fù)數(shù)信號(hào)的實(shí)部虛部分解為獨(dú)立的實(shí)數(shù)，判斷比較出實(shí)數(shù)的絕對(duì)值在數(shù)值上最大的數(shù)；

所述的時(shí)序控制模塊是用于控制定點(diǎn)浮點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換模塊、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算模塊和浮點(diǎn)數(shù)大小比較模塊流水線工作的有序運(yùn)行；

所述數(shù)字波束形成模塊，利用權(quán)值對(duì)陣列天線接收的導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行濾波,得到抗干擾后的估計(jì)信號(hào)；

所述數(shù)字上變頻模塊將抗干擾后的數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)；

所述D/A轉(zhuǎn)換器模塊，將數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M中頻信號(hào)，輸出到衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。

2.一種基于記憶矩陣準(zhǔn)求逆的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾的方法，其特征在于，包括如下步驟：陣列天線接收到空中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；根據(jù)所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)輸出至抗干擾處理器，濾波得到抗干擾后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；所述陣列天線接收到空中的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，通過(guò)陣列天線獲取空中同一時(shí)刻的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；所述衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾處理器，將記憶矩陣準(zhǔn)求逆算法在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)，自適應(yīng)計(jì)算出權(quán)值，利用權(quán)值對(duì)導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行濾波,得到抗干擾后的導(dǎo)航信號(hào)，將抗干擾后的信號(hào)輸出至衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)

記憶矩陣準(zhǔn)求逆算法具體包括如下步驟：

步驟1，四陣元陣列天線接收到的導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)射頻通道，將導(dǎo)航信號(hào)頻譜從射頻搬移到模擬中頻；

步驟2，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通采樣，將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)

步驟3，經(jīng)數(shù)字下變頻，將實(shí)數(shù)的數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)數(shù)的數(shù)字基帶信號(hào)；

步驟4，復(fù)數(shù)的數(shù)字基帶信號(hào)與其共軛轉(zhuǎn)置信號(hào)相乘，求出記憶矩陣R_xx；

步驟5，針對(duì)求出的記憶矩陣?yán)镁仃嚋?zhǔn)求逆的方法，求出一組權(quán)值W_opt；

步驟6，針對(duì)步驟5記憶協(xié)方差矩陣準(zhǔn)求逆進(jìn)行如下子步驟的操作：

步驟6.1，利用定點(diǎn)浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換模塊將記憶協(xié)方差矩陣由定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)表示；

步驟6.2，將4×4維的記憶協(xié)方差矩陣表達(dá)為其中，

步驟6.3，在時(shí)序控制模塊的控制信號(hào)下，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算模塊按照矩陣準(zhǔn)求逆公式其中，|·|表示模，·^*表示伴隨矩陣，依次進(jìn)行矩陣的浮點(diǎn)加、浮點(diǎn)減、浮點(diǎn)乘運(yùn)算，求出一組權(quán)值W；

步驟6.4，將權(quán)值輸入到浮點(diǎn)數(shù)大小比較模塊，權(quán)值的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)部虛部分拆為實(shí)數(shù)，取實(shí)數(shù)的絕對(duì)值，進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)大小比較，找出絕對(duì)值最大數(shù)，作為權(quán)值歸一化的基數(shù)W_max，得出歸一化后的權(quán)值W_opt＝W/W_max；

步驟6.5，利用定點(diǎn)浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換模塊將權(quán)值W_opt由浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為定點(diǎn)數(shù)表示；

步驟7，將求出的權(quán)值W_opt輸入到數(shù)字波束形成模塊對(duì)陣列天線接收的導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行濾波，得到抗干擾后的信號(hào)；

步驟8，將抗干擾后的數(shù)字復(fù)基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)，數(shù)字中頻信號(hào)在經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M中頻信號(hào)，輸出到衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航信息的捕獲、跟蹤、定位解算。