[發明專利]基于互譜準則的降維自適應多波束GPS信號抗干擾方法

有效

• 申請號: 201610953208.4
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN106338742B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 賀順;徐淼;嚴劍
• 申請（專利權）人: 湖南鼎方電子科技有限公司
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陳立新

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及衛星導航系統的一種基于互譜準則的降維自適應多波束GPS信號抗干擾方法。

背景技術

全球定位系統(GPS)是一種高精度的導航定位系統，可以全天候、實時、連續高精度為用戶提供經度、緯度、高度、速度以及時間等信息，是目前最先進、應用最廣的衛星導航定位系統。

目前，傳統的衛星導航系統的接收機的抗干擾技術主要分為三類，利用自適應濾波技術對接收的回波信號進行濾波處理，其中主要包含頻域濾波、時域濾波和包絡限幅等技術。利用陣列子信號處理技術對接收的回波信號進行抗干擾處理，其中主要包括空域調零和極化技術。利用前、后相關抗干擾處理和INS組合導航濾波的方法對接收的回波信號進行抗干擾。

董李梅等人在文獻《帶波束指向的GPS抗干擾技術研究》(導航定位與授時，Navigation Positioning&Timing，2016，3(2))中提出一種采用約束的最小方差準則實現抗干擾算法。該算法利用信號所在空間和干擾所在空間的區別進行自適應匹配濾波，使得波束在指向衛星信號時能夠最大程度地抑制干擾信號。該算法的不足之處是，實際環境中難以獲得足夠的獨立同分布的訓練樣本來進行干擾加噪聲協方差矩陣估計，而且在進行自適應匹配濾波時需要對干擾加噪聲協方差矩陣求逆，運算復雜度非常高，難以實現實時處理。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于互譜準則的降維自適應多波束GPS信號抗干擾方法，可以更好的構造數據降維矩陣，盡可能保留數據中的有用信息，同時有效降低抗干擾處理的運算復雜度，以解決現有技術運算復雜度高、難以實時處理以及降維處理操作中有用數據信息流失的問題。

一種基于互譜準則的降維自適應多波束GPS信號抗干擾方法，包括以下步驟：

S1利用最大似然估計方法，估計GPS接收信號中的干擾加噪聲信號的協方差矩陣；

S2根據GPS衛星與地面接收機的幾何關系，計算每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的方向角；

S3估計每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的標稱空域導向矢量；

S3.1根據S2計算得到的每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的方向角，估計每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的方向角集合；

S3.2利用協方差矩陣重構公式，構造每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的空域導向協方差矩陣；

S3.3利用矩陣特征值分解公式，對每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的空域導向協方差矩陣進行特征值分解操作，得到每一顆GPS衛星的空域導向協方差矩陣的每一個特征值和對應的特征矢量。

S3.4將每一顆GPS衛星的空域導向協方差矩陣的特征值中最大的特征值所對應的特征矢量作為每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的標稱空域導向矢量；

S4構造每一顆GPS衛星對應的降維矩陣；

S4.1利用矩陣特征值分解公式，對GPS接收信號中的干擾加噪聲協方差矩陣進行特征值分解操作，得到干擾加噪聲協方差矩陣的特征值與特征矢量；

S4.2計算每一顆GPS衛星相對于GPS接收信號中的干擾加噪聲協方差矩陣的每一個特征矢量的互譜值；

S4.3根據最大輸出信雜噪比準則，篩選每一顆GPS衛星的主特征矢量集合；

S4.4利用每一顆GPS衛星的主特征矢量集合構造每一顆GPS衛星對應的降維矩陣；

S5利用每一顆GPS衛星對應的降維矩陣，計算每一顆GPS衛星對應的降維后的樣本數據矢量；

S6根據線性約束最小方差準則，計算每一顆GPS衛星對應的降維后的自適應權矢量；

S7將每一顆GPS衛星對應的降維自適應權矢量分別與每一顆GPS衛星對應的降維后的樣本數據矢量作矩陣乘操作，得到每一顆GPS衛星對應的抗干擾的GPS信號輸出結果。

本發明具有以下有益效果：

1)相比于現有技術中直接對干擾加噪聲協方差矩陣全維求逆，存在運算復雜度高的問題，本發明通過構造將維矩陣，生成降維后的數據矢量和降維后的自適應權矢量，能夠有效降低運算復雜度，便于實現實時處理。

2)相比與現有技術中同樣利用互譜準則自適應選取特征矢量構造每一顆GPS衛星對應的降維矩陣方法，本發明利用每一顆GPS衛星相對于GPS接收機的標稱空域導向矢量作導向約束，能夠對方向角誤差更穩健，并進一步降低輸出信干噪比損失。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；