[发明专利]一种基于记忆矩阵准求逆的卫星导航抗干扰的装置及其抗干扰方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航接收机抗干扰研究领域,具体涉及一种基于记忆矩阵准求逆的卫星导航抗干扰的装置及其抗干扰方法。

背景技术

20世纪60年代，导航技术出现了重大的突破，卫星导航作为一项非常重要的导航技术开始逐渐应用于民用和军事领域。卫星导航系统是一种全新的星基无线电导航系统，它不仅具有全球性、全天候和连续的紧密三维定位能力，而且能实时地对军民各种运动载体的速度、姿态进行精确测定以及精确授时。

在民用方面，广泛应用于海洋、陆地和空中运输的导航。在军事应用方面，卫星导航同样得到了全方位应用，从根本上解决了空中、陆地和海上各种军事运载体、武器的定位和导航问题。可见卫星导航系统己成为重要的军事民用基础设施，谁掌握这种技术和能力，谁就在军事、外交和经济领域拥有主动权，这也引起了所有大国的关注和重视。

目前，全球导航卫星系统，主要包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO、中国的北斗等系统。到目前为止，只有美国的GPS和俄罗斯GLONASS的具有全球定位导航的能力，欧洲的GALILEO系统正处于部署星座阶段。中国的北斗系统第一代已经建成，目前正处于第二代星座的部署阶段。

卫星导航系统作为一个功能强大的军事传感系统，已成为天战、电子战、远程作战、导弹战、信息战的重要武器，并且敌我双方对控制导航作战权的斗争将发展成为导航战。卫星导航在军事领域应用广泛，但作为军事战术应用，有一个明显的缺点，那就是到达地面的信号弱、容易受到干扰。特别是敌方施加有意干扰时，普通卫星接收机将完全失锁而无法接收导航定位信号，这对于军事设备来说是致命的，为了使卫星导航接收机稳定可靠地工作，需要增强它的抗干扰能力。

自适应阵列处理是阵列信号处理的一项重要组成部分，走过了近半个世纪的发展历程，在雷达、通信、声纳、导航、语音信号处理、地震勘探及生物医学等领域引起了广泛的重视和研究兴趣。将阵列天线和自适应算法结合，能够方便地进行方向图控制，自适应地抑制未知来向的干扰。抗干扰技术可以按接收机天线所使用阵元数的不同，分为单阵元抗干扰技术和多阵元抗干扰技术。单阵元抗干扰技术包括时域滤波、频域滤波、时频域滤波；多阵元抗干扰技术主要包括空域滤波和空时自适应抗干扰。

时域滤波是在时域内利用信号特征滤除干扰，能够抑制窄带噪音干扰、连续波干扰，还能够解决回波消除问题。频域滤波将接收信号通过快速傅里叶变换转换至频域，利用干扰在频域的聚集特性检测干扰，调整陷波位置将干扰对应的谱线置零或衰减，再将处理后的频域分量反变换回时域，完成干扰抑制。时频域滤波通过选择适当的时频分析工具对接收信号进行变换，利用信号与干扰在时频平面上的不同分布特性，在时频域内进行干扰抑制处理。

空域滤波是阵列信号处理的重要研究方向之一，是目前应用最为广泛的卫星导航抗干扰技术。它以天线阵列为依托，利用天线阵列各阵元的加权系数形成空域滤波器，并根据输入信号的变化采用自适应算法实时调整天线阵元的加权系数，从而在天线方向图中形成对准干扰方向的零陷，抑制干扰。空域滤波抗干扰技术包括零陷形成和波束形成，可以滤除的干扰个数等于天线阵元数减1。空时二维处理的基本思想是在不增加阵元的前提下，通过在各阵元后增加延时抽头，将一维的空域滤波推广到时间与空间的二维域中，形成空时二维的处理结构。

基于单阵元的时域和频域抗干扰技术具有实现简单、价格低廉的优势，其不足之处是缺少在空域对信号和干扰的区分，无法应付多个窄带干扰或宽带干扰。基于阵列的空时自适应抗干扰技术具有较高的自由度，能够抑制宽带干扰，但其抗干扰性能的提高是以增加计算复杂度为代价换取的，在一定程度上限制了空时自适应在实际中的应用。基于阵列的空域滤波干扰抑制技术具有灵活的波束控制、较高的信号处理增益、较强的抗干扰能力和良好的空间分辨能力，而且实现比较简单，计算量小，现己成为提高卫星导航抗干扰能力的主要方法。

由于近年来计算机的发展与普及，矩阵运算因涉及到解决现代工程技术中的各种问题使得它的重要性随着越来越广泛的应用渐渐凸显，这是因为用矩阵理论和方法来解决现代工程技术中的各种问题,不仅表述简洁,便于进行研究,而且具有适合计算机处理的特点。矩阵运算如矩阵分解、矩阵求逆等,在简化和解决很多问题上是关键环节。如求解代数线性方程,分析综合线性电路系统,以及参数优化等,都涉及到了矩阵运算。