[发明专利]基于广义旁瓣相消器的导航空时抗干扰方法

说明书

本发明公开了一种基于广义旁瓣相消器的导航空时抗干扰方法，主要解决现有技术在高维导航空时系统下，计算广义旁瓣相消器阻塞矩阵时计算量大、复杂度高的问题。其实现方案是：首先根据输入信号和干扰信息，依据空时滤波器模型对信号进行建模，进而估计出阵元接受信号的协方差矩阵；利用广义旁瓣相消器GSC的结构，将传播算子PM应用到阻塞矩阵的构建当中，计算出GSC的最优权矢量，对该最优权矢量进行空时滤波进而实现导航空时抗干扰。本发明避免了传统求解阻塞矩阵方法时需要进行矩阵特征值分解的操作，提高了运算效率，且能够在保证主瓣指向正确的前提下同时达到降低副瓣电平、增强旁瓣干扰抑制的效果，可用于导航空时抗干扰系统中。

技术领域

本发明属于阵列信号处理技术领域，尤其涉及一种阻塞矩阵构建方法，可用于导航空时抗干扰系统中。

背景技术

全球卫星导航系统GNSS与人们的生活密不可分，已广泛应用于工业、农业、军事和科学研究等领域。在导航信号实现定位解算之前研究其抗干扰技术能够有效提高输出信噪比，提高导航定位精度。在导航接收机中，当干扰数目多且种类复杂，如窄带和宽带干扰、色散多径干扰时，纯空域处理由于不能提供足够多的自由度而不能达到好的干扰抑制性能。因此，Fante等人将自适应空时处理STAP技术应用到GPS抗干扰中，大大提高了自适应系统的自由度。

广义旁瓣相消器GSC是一类非常典型的自适应滤波方法，它可以把有约束的自适应权向量转化为无约束的自适应权向量，并且降低维数，简化运算，因此经常被应用在导航空时抗干扰处理中。在GSC框架中，最关键的就是阻塞矩阵的构造，阻塞矩阵需要尽可能完全地阻塞掉有用信号，使下支路不包含目标信号，且输出信干噪比尽可能的大。

常见的阻塞矩阵的构造方法有二项式对消法、主分量提取法、奇异值分解法、子空间投影法等，其中，二项式对消法原理简单，但是适应性不强，针对不同阵型或不同输入信号模型，阻塞矩阵构造形式不同，变化较大。主分量提取和奇异值分解涉及到矩阵的特征分解，计算复杂度高，运算量大。

2011年王纯、张林让等人在《用于GPS接收机的快速自适应干扰抑制方法》一文中提出将Householder变换应用于构造GSC的阻塞矩阵，避免了信号协方差矩阵的奇异值分解，能够高效地实现导航空时抗干扰，且干扰抑制效果显著。该方法虽可降低信号协方差矩阵离散程度，但其在Householder变换计算过程时存在开方运算，计算效率低，且存在数值稳定性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于广义旁瓣相消器的导航空时抗干扰方法，将传播算子PM应用到广义旁瓣相消器的阻塞矩阵的构建当中，避免了特征值分解和奇异值分解，在保证空时抗干扰下的方向图主瓣指向正确，旁瓣干扰抑制效果明显的前提下，进一步减小运算量和运算复杂度，提高组阵效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

1)根据导航阵列空时滤波原理建立阵列接收信号X(t)，该阵列接收信号包括卫星有用信号及若干个窄带干扰和宽带干扰；

2)根据有限次快拍K的数目，估计阵列接收信号的协方差矩阵

3)依据广义旁瓣相消器GSC的上下支路构建原理，求解GSC框架中上支路静态权矢量w₀，并计算上支路输出d₀(k)；

4)用传播算子PM构建GSC框架中的下支路的阻塞矩阵B：

B＝[P^H，-I_M-L]，

其中，P为传播算子矩阵，I_M-L为M-L维单位矩阵，M为阵元个数，L为信源数：