[發(fā)明專利]一種GNSS天線陣通道失配的自適應(yīng)校正方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811071825.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109104389A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯祖坤;李蓬蓬;左勇;陳飛強(qiáng);耿正霖;林紅磊;孫鵬躍;陳雷;徐博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/03
• 分類號(hào): H04L25/03;G01S19/23;H04B17/21
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發(fā)明涉及陣列信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地是涉及一種GNSS天線陣通道失配的自適應(yīng)校正方法。該方法包括以下步驟：(S1)將GNSS天線陣各個(gè)陣元通道的接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至頻域；(S2)估計(jì)接收數(shù)據(jù)在頻域上的自相關(guān)矩陣；(S3)選擇一個(gè)參考陣元通道，并估計(jì)其它陣元通道與參考陣元通道在頻域上的互相關(guān)矢量；(S4)根據(jù)LMS算法，計(jì)算均衡濾波器的最優(yōu)解h⁽ⁿ⁾；(S5)利用均衡濾波器對(duì)各個(gè)陣元通道的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；(S6)將步驟(S5)中各個(gè)陣元通道濾波后的頻域數(shù)據(jù)通過傅里葉逆變換轉(zhuǎn)換至?xí)r域。本發(fā)明將參考陣元通道的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)參考信號(hào)，對(duì)其它陣元通道的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)了提升通道數(shù)據(jù)一致性的目的，即實(shí)現(xiàn)通道的相對(duì)校正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陣列信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是天線陣抗干擾技術(shù)，更具體地是涉及一種GNSS天線陣通道失配的自適應(yīng)校正方法。

背景技術(shù)

根據(jù)信號(hào)與干擾的空域特性不同，天線陣能夠在干擾方向形成零陷以抑制干擾。在天線、射頻通道理想的條件下，無論是STAP還是SOP，均能夠有效的抑制干擾。但是，每個(gè)通道由天線、低噪放、混頻率、中頻放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等模擬器件組成。這些模擬器件的特性直接決定了天線陣通道的頻域響應(yīng)，且模擬器件具有不可被精確控制的特性。各個(gè)通道頻率響應(yīng)之間的差異被稱為通道失配，通道失配會(huì)導(dǎo)致抗干擾性能的下降。

雖然STAP能夠自適應(yīng)的均衡掉部分通道失配的影響，但是其性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通道失配已成為天線陣抗干擾性能進(jìn)一步提升的主要因素。解決該問題的主要方法是對(duì)通道的非理想特征進(jìn)行校正，主要可以分為兩大類：有源校正和無源校正。有源校正需要校正信號(hào)源。雖然無源校正不需要信號(hào)源，但是其校正精度低、復(fù)雜度高、自適應(yīng)性能差，導(dǎo)致無法大范圍推廣。無論是有源校正還是無源校正，都是減小每個(gè)通道的非理想特征，即對(duì)每個(gè)通道的非理想特性進(jìn)行絕對(duì)的校正。但是，影響天線陣抗干擾性能的并不是射頻通道非理想特性的絕對(duì)值，而是通道之間的相對(duì)值。因此，不需要對(duì)射頻通道的非理想特性進(jìn)行絕對(duì)校正，只要保證通道的一致性即可。

解決天線陣通道的不一致性有助于提高天線陣接收機(jī)的抗干擾性能。在干擾的情況下，抗干擾性能的下降將導(dǎo)致載噪比的損耗增加，會(huì)進(jìn)一步引起測(cè)距、定位精度的降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于天線陣的通道失配引起抗干擾性能下降，以解決通道失配的校正問題。針對(duì)引起抗干擾性能下降的是通道之間的相對(duì)不一致性，設(shè)計(jì)了一種解決此問題的方法，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，在自適應(yīng)類天線陣抗干擾算法的研究和開發(fā)中具有實(shí)用價(jià)值，具體技術(shù)方案如下。

一種GNSS天線陣通道失配的自適應(yīng)校正方法，包括以下步驟：

(S1)將GNSS天線陣各個(gè)陣元通道的接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至頻域；

(S2)估計(jì)接收數(shù)據(jù)在頻域上的自相關(guān)矩陣；

(S3)選擇一個(gè)參考陣元通道，并估計(jì)其它陣元通道與參考陣元通道在頻域上的互相關(guān)矢量；

(S4)根據(jù)LMS算法，計(jì)算均衡濾波器的最優(yōu)解h⁽ⁿ⁾為：

其中，為歸一化常數(shù)，h⁽ⁿ⁾表示陣元通道n對(duì)應(yīng)的均衡濾波器的最優(yōu)解，表示陣元通道n對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)在頻域上的自相關(guān)矩陣，表示陣元通道n與參考陣元通道在頻域上的互相關(guān)矢量，[·]^-1表示矩陣求逆；

(S5)利用均衡濾波器對(duì)各個(gè)陣元通道的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；

(S6)將步驟(S5)中各個(gè)陣元通道濾波后的頻域數(shù)據(jù)通過傅里葉逆變換轉(zhuǎn)換至?xí)r域。

優(yōu)選地，所述步驟(S1)中接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至頻域之前還包括一個(gè)預(yù)處理過程，所述預(yù)處理過程為對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬下變頻、AD采樣和數(shù)字下變頻。

優(yōu)選地，所述步驟(S2)的具體過程為：