[發明專利]陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法

有效

• 申請號: 202110480655.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113253305B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 康榮雷;安毅;彭濤;楊少帥;班亞龍
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21;G01S19/37
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 陳慶

1.一種陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：采用與N個陣元CRPA陣列天線相連的陣列信號處理設備與數字多通道GNSS接收機進行通信，每個陣元通過對應的射頻信道將接收的GNSS導航衛星信號送入陣列信號處理設備，對N個射頻信道不同頻點的導航衛星信號分別進行放大、濾波和下變頻處理后，通過每個射頻信道上串聯的模數轉換器(ADC)進行模數轉換，將獲得的GNSS衛星中頻數字陣列信號送入陣列信號處理單元，對N路中頻數字陣列信號進行協方差計算，計算出N路數據的協方差矩陣；陣列信號處理單元設定功率倒置準則(PI)約束，生成N組權值，基于權值信息生成N路波束合成的數字中頻信號，在完成干擾條件下信號抗干擾處理的同時，將波束合成的N路數字中頻信號發送給數字多通道GNSS接收機，選擇GNSS導航衛星S的信號入射方向作為待測導向矢量的方向，對指定衛星的實時幅相數據測量，即完成波束合成后衛星信號的多通道捕獲與跟蹤及載波數據測量，得到衛星S對應的N路幅相測量數據，幅相測量數據與協方差矩陣直接相乘運算得到衛星S入射方向的實時導向矢量，在波束合成時采用功率倒置準則的權值，重復利用波束合成多約束解算GNSS衛星信號的導向矢量，最終得到每顆導航衛星入射方向的信號導向矢量；

陣列信號處理單元選擇GNSS衛星S的信號入射方向作為待測導向矢量的方向，通過衛星位置和陣列天線位置信息計算得到衛星的視線矢量，視線矢量和陣列天線姿態共同計算出衛星信號相對天線坐標系的入射信號俯仰角θ、入射信號方位角則待求解的真實導向矢量為根據衛星S的入射信號s(t)，得到陣列天線接收的衛星中頻數字陣列信號矢量

2.如權利要求1所述的陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：數字多通道GNSS接收機根據實際衛星數量的不同，對多通道同步輸入的數字中頻信號進行捕獲、跟蹤，輸出跟蹤衛星載波信號的幅相測量數據。

3.如權利要求1所述的陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：陣列信號處理設備，包括：各個獨立的射頻信道上順次串聯的射頻信道模塊、低噪聲放大器、多通道的濾波器、下變頻模塊和模數轉換器(ADC)并行連接到陣列信號處理單元上。

4.如權利要求3所述的陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：CRPA陣列天線的陣元1～N分別接收GNSS導航衛星信號(1-1)，即通過CRPA天線的空間分布對衛星信號進行同時刻的空域信號接收，接收信號通過對應的各個獨立的射頻信道1～N個射頻信道模塊，經低噪聲放大器完成信號放大、多通道的濾波器濾波及下變頻模塊下變頻處理后得到中頻模擬陣列信號(2-1)。

5.如權利要求4所述的陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：模數轉換器(ADC)采用≥16bit的高精度大位寬的模數轉換器對1～N路中頻模擬陣列信號進行信號采樣，經對應串聯的模數轉換器采樣，將中頻模擬陣列信號轉換為中頻數字陣列信號陣列信號處理單元對N路中頻數字陣列信號進行相關處理，得到協方差矩陣R_xx，并對協方差矩陣進行求逆運算得到

其中，x(t)表示陣列天線接收的衛星中頻數字陣列信號矢量，t為采樣時刻，N為第N陣元。

6.如權利要求5所述的陣列天線獲取衛星入射信號導向矢量的方法，其特征在于：陣列信號處理單元設置與陣列數量一致的N組PI準則的數字波束權值，將第N組數字波束權值設置為根據得到N路DBF合成后的信號：其中，y(t)表示波束合成后的N路信號，H表示取共軛轉置。