[发明专利]一种基于空时采样协方差求逆的脉冲干扰抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于空时采样协方差求逆的脉冲干扰抑制方法，属于阵列信号处理技术领域，算法针对空时采样协方差求逆抗干扰算法权值收敛时间与脉冲周期相参时抗干扰性能下降的现象，采用加长协方差矩阵累积时间的方法，通过调整权值收敛时间将相参敏感区域搬移，从而达到有效抑制脉冲干扰的目的。本发明不需要知道压制式脉冲干扰的数目，也不需要估计来波方向，可以自适应地在干扰的来波方向上形成零陷，达到抑制干扰的目的。这种方法实现简单，可以作为一个独立的抗干扰模块嵌入到卫星接收机中。

技术领域

本发明属于阵列信号处理技术领域，尤其涉及一种基于空时采样协方差求逆的脉冲干扰抑制方法。

背景技术

卫星导航系统(GPS、北斗、GLONASS)能够为全世界各类用户提供全天候、高精度的导航定位信息，但是由于到达地面的卫星导航信号极其微弱。以GPS为例，其辐射到地面的卫星导航信号功率只有-130dBm左右，淹没在接收机自身噪声之中，极易受到各种压制式干扰的影响，使卫星接收机因无法锁定卫星信号而不能工作。试验表明，功率为1W的干扰机可以使周围85公里以内的GPS民用接收机无法工作。为了在周边复杂的电磁环境中接收机能够高可靠的工作，需要给接收机增加抗干扰的功能。抗干扰的方法多种多样，如时域滤波、频域滤波、旁瓣对消、空域滤波、空时滤波等，其中最有效的就是基于阵列天线的空时滤波技术。

脉冲式干扰主要包括环境中蓝牙、民航DME应答机、电台、雷达等辐射的信号，也包括人为施加的恶意干扰。目前，国内的抗干扰阵列天线技术得到了很大的发展，但抗干扰阵列天线针对脉冲式干扰存在自己的弱点，根据实现算法的不同表现出不同程度的抗干扰能力下降。目前国内有文献针对时频域抗脉冲式干扰进行研究，但只能对占空比较小的脉冲干扰有效，尚未见专门针对阵列天线抗脉冲式干扰进行系统地研究。阵列天线抗脉冲式干扰是一种空域滤波方法，从空域区分干扰可以对任意占空比的干扰产生作用，因此有必要提出一种基于阵列天线的脉冲干扰抑制方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于空时采样协方差求逆的脉冲干扰抑制方法，保证权值收敛时间与脉冲周期相参时算法良好的抗干扰性能，使接收机正常捕获卫星信号。

本发明的技术方案是：一种基于空时采样协方差求逆的脉冲干扰抑制方法，其特征在于，对于脉冲式干扰的抑制策略进行调整化，操作步骤如下：

1)对天线阵列接收到的信号进行AD采样转换为多路数字信号；

2)计算脉冲干扰的周期；

3)判别权值收敛时间是否与脉冲周期相参，如果不相参，按照原算法实现程序进行权值计算，完成空时域滤波；如果相参，将协方差矩阵累积点数增加四倍，权值收敛时间增加四倍，采用将敏感区搬移的方法，解决与权值收敛时间相参时抗干扰性能变差的问题。

在步骤2)中计算脉冲干扰周期时，采用滑窗法判断超过消隐门限的点数来确定脉冲干扰的周期；

在步骤3)中算法的基本框架采用空时二维滤波的方式，从同一个时间延迟节点看，不同的天线阵元构成了空域滤波，可以分辨空间的干扰源，形成空域零陷抑制空域干扰；从各个天线阵元通道来看，每级延时构成了时域FIR滤波，在时域进行干扰抵消，可以对信号在时域上进行深入分析从而抑制干扰。

在步骤3)中的算法其求取权值采用采样协方差求逆(SMI)的算法，用接收的快拍数据来估计协方差矩阵，再得到权矢量，即：

其中为协方差矩阵的估计值，L为累积数据长度，X(t_i)为采样数据向量，H是矩阵运算符，表示矩阵的共轭转置。

在步骤3)中的算法当脉冲宽度和权值收敛时间相参时，将协方差矩阵累积点数增加一定倍数，权值收敛时间相应增加，这样可以将敏感区搬移，从而达到较好的脉冲干扰抑制效果。