[發明專利]一種基于記憶矩陣準求逆的衛星導航抗干擾的裝置及其抗干擾方法

有效

• 申請號: 201610152777.9
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105589080B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 項建弘;郭昊;戚連剛;王霖郁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21;G01S19/37
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于衛星導航接收機抗干擾研究領域,具體涉及一種基于記憶矩陣準求逆的衛星導航抗干擾的裝置及其抗干擾方法。

背景技術

20世紀60年代，導航技術出現了重大的突破，衛星導航作為一項非常重要的導航技術開始逐漸應用于民用和軍事領域。衛星導航系統是一種全新的星基無線電導航系統，它不僅具有全球性、全天候和連續的緊密三維定位能力，而且能實時地對軍民各種運動載體的速度、姿態進行精確測定以及精確授時。

在民用方面，廣泛應用于海洋、陸地和空中運輸的導航。在軍事應用方面，衛星導航同樣得到了全方位應用，從根本上解決了空中、陸地和海上各種軍事運載體、武器的定位和導航問題。可見衛星導航系統己成為重要的軍事民用基礎設施，誰掌握這種技術和能力，誰就在軍事、外交和經濟領域擁有主動權，這也引起了所有大國的關注和重視。

目前，全球導航衛星系統，主要包含了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的GALILEO、中國的北斗等系統。到目前為止，只有美國的GPS和俄羅斯GLONASS的具有全球定位導航的能力，歐洲的GALILEO系統正處于部署星座階段。中國的北斗系統第一代已經建成，目前正處于第二代星座的部署階段。

衛星導航系統作為一個功能強大的軍事傳感系統，已成為天戰、電子戰、遠程作戰、導彈戰、信息戰的重要武器，并且敵我雙方對控制導航作戰權的斗爭將發展成為導航戰。衛星導航在軍事領域應用廣泛，但作為軍事戰術應用，有一個明顯的缺點，那就是到達地面的信號弱、容易受到干擾。特別是敵方施加有意干擾時，普通衛星接收機將完全失鎖而無法接收導航定位信號，這對于軍事設備來說是致命的，為了使衛星導航接收機穩定可靠地工作，需要增強它的抗干擾能力。

自適應陣列處理是陣列信號處理的一項重要組成部分，走過了近半個世紀的發展歷程，在雷達、通信、聲納、導航、語音信號處理、地震勘探及生物醫學等領域引起了廣泛的重視和研究興趣。將陣列天線和自適應算法結合，能夠方便地進行方向圖控制，自適應地抑制未知來向的干擾。抗干擾技術可以按接收機天線所使用陣元數的不同，分為單陣元抗干擾技術和多陣元抗干擾技術。單陣元抗干擾技術包括時域濾波、頻域濾波、時頻域濾波；多陣元抗干擾技術主要包括空域濾波和空時自適應抗干擾。

時域濾波是在時域內利用信號特征濾除干擾，能夠抑制窄帶噪音干擾、連續波干擾，還能夠解決回波消除問題。頻域濾波將接收信號通過快速傅里葉變換轉換至頻域，利用干擾在頻域的聚集特性檢測干擾，調整陷波位置將干擾對應的譜線置零或衰減，再將處理后的頻域分量反變換回時域，完成干擾抑制。時頻域濾波通過選擇適當的時頻分析工具對接收信號進行變換，利用信號與干擾在時頻平面上的不同分布特性，在時頻域內進行干擾抑制處理。

空域濾波是陣列信號處理的重要研究方向之一，是目前應用最為廣泛的衛星導航抗干擾技術。它以天線陣列為依托，利用天線陣列各陣元的加權系數形成空域濾波器，并根據輸入信號的變化采用自適應算法實時調整天線陣元的加權系數，從而在天線方向圖中形成對準干擾方向的零陷，抑制干擾。空域濾波抗干擾技術包括零陷形成和波束形成，可以濾除的干擾個數等于天線陣元數減1。空時二維處理的基本思想是在不增加陣元的前提下，通過在各陣元后增加延時抽頭，將一維的空域濾波推廣到時間與空間的二維域中，形成空時二維的處理結構。

基于單陣元的時域和頻域抗干擾技術具有實現簡單、價格低廉的優勢，其不足之處是缺少在空域對信號和干擾的區分，無法應付多個窄帶干擾或寬帶干擾。基于陣列的空時自適應抗干擾技術具有較高的自由度，能夠抑制寬帶干擾，但其抗干擾性能的提高是以增加計算復雜度為代價換取的，在一定程度上限制了空時自適應在實際中的應用。基于陣列的空域濾波干擾抑制技術具有靈活的波束控制、較高的信號處理增益、較強的抗干擾能力和良好的空間分辨能力，而且實現比較簡單，計算量小，現己成為提高衛星導航抗干擾能力的主要方法。

由于近年來計算機的發展與普及，矩陣運算因涉及到解決現代工程技術中的各種問題使得它的重要性隨著越來越廣泛的應用漸漸凸顯，這是因為用矩陣理論和方法來解決現代工程技術中的各種問題,不僅表述簡潔,便于進行研究,而且具有適合計算機處理的特點。矩陣運算如矩陣分解、矩陣求逆等,在簡化和解決很多問題上是關鍵環節。如求解代數線性方程,分析綜合線性電路系統,以及參數優化等,都涉及到了矩陣運算。