CN107247274A - 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法 - Google Patents

一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107247274A
CN107247274A CN201710500671.8A CN201710500671A CN107247274A CN 107247274 A CN107247274 A CN 107247274A CN 201710500671 A CN201710500671 A CN 201710500671A CN 107247274 A CN107247274 A CN 107247274A
Authority
CN
China
Prior art keywords
array element
threshold value
interference
signal power
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710500671.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107247274B (zh
Inventor
康博
张新帅
路明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHONGQING JIUZHOU STARNAV SYSTEMS CO LTD
Original Assignee
CHONGQING JIUZHOU STARNAV SYSTEMS CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHONGQING JIUZHOU STARNAV SYSTEMS CO LTD filed Critical CHONGQING JIUZHOU STARNAV SYSTEMS CO LTD
Priority to CN201710500671.8A priority Critical patent/CN107247274B/zh
Publication of CN107247274A publication Critical patent/CN107247274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107247274B publication Critical patent/CN107247274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/36—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain relating to the receiver frond end

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，包含以下步骤：a、在抗干扰天线上电后进行初始化，并在四元方阵中选取参考阵元；b、将接收到的信号以参考阵元为基准进行运算处理；c、计算处理后的信号功率，设置门限值；d、对比所述步骤b中得到的信号功率与所述步骤c中的门限值，并在信号功率大于门限值时，将参考阵元变换到逆时针方向上临近的阵元，而后重复所述步骤b，并将计算得到的信号功率与步骤c中的门限值进行对比，直至信号功率值大于所述步骤c中的门限值。本发明能够有效解决传统固定参考阵元的抗干扰算法在某些干扰来向上抗干扰性能下降的问题，提升产品的可靠性，为后端卫星导航接收机正常工作提供有力保障。

Description

一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法
技术领域
本发明涉及机械传动连接件设计领域，具体为一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法。
背景技术
随着卫星导航应用的普及和发展，卫星导航定位系统已经应用到各种军事作战领域，成为现代军事武器的重要组成部分，对于国防实力的提升，具有不可替代的作用。由于卫星信号到达地面功率很低，极其容易受到干扰信号的影响，从而导致后端卫星导航接收机性能下降，甚至无法正常工作，因此需要在接收机前端增加抗干扰天线来抑制干扰信号。
随着作战环境的日益恶化，抗干扰天线已成为电子对抗作战的必备装备，尤其是已得到广泛应用的四阵元抗干扰天线。由于固定参考阵元抗干扰算法理论存在缺陷，导致某些方向上的抗干扰性能很弱。
通过对抗干扰算法的参考通道自适应，可有效解决固定参考阵元某些方向不能抑制干扰的问题。但由于目前参考阵元自适应的方法计算量很大，会占用FPGA大量资源，增加设计难度，不利于工程实现,并且提高了抗干扰天线的功耗，背离了低功耗天线的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，该方法基于四阵元抗干扰天线，提出了一种快速自适应参考阵元的方法，避免了多次自相关、互相关以及除法运算带来的计算量过大的问题，提高了抗干扰天线的抗干扰能力，同时降低了抗干扰天线的功耗。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，包含以下步骤：a、在抗干扰天线上电后进行初始化，并在四元方阵中选取参考阵元；
b、将接收到的信号以参考阵元为基准进行运算处理；
c、计算处理后的信号功率，设置门限值；
d、对比所述步骤b中得到的信号功率与所述步骤c中的门限值，并在信号功率大于门限值时，将参考阵元变换到逆时针方向上临近的阵元，而后重复所述步骤b，并将计算得到的信号功率与步骤c中的门限值进行对比，直至信号功率值大于所述步骤c中的门限值。
优选的，
所述步骤a中，所述四元方阵的各阵元连线组成一正方形，且相邻两所述阵元间隔为入射信号波长的一半。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、能够有效解决传统固定参考阵元的抗干扰算法在某些干扰来向上抗干扰性能下降的问题，提升产品的可靠性，为后端卫星导航接收机正常工作提供有力保障；
2、通过当出现干扰信号来向分布和抗干扰天线阵元分布具有很强相关性时，抗干扰性能下降会，造成最终输出信号功率增大的特点，通过设置合理的门限值，对输出信号功率和门限值进行比较，可快速的判定当前参考阵元是否合适，需不需要进行变换；
3、本发明只需计算最终输出信号功率，无需进行互相关等其它运算，降低了计算量，能够快速的自适应参考阵元；
4、本发明只需在原有抗干扰算法前端增加判断模块以及后端增加计算输出信号功率模块，便于兼容原有抗干扰算法；
5、本发明在工程应用中设计难度低、功耗小，满足当前低功耗的发展趋势。
附图说明
图1为阵元分布图；
图2为阵元快速自适应处理流程图；
图3为四元方阵抗干扰天线信号入射图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，包含以下步骤：a、在抗干扰天线上电后进行初始化，并在四元方阵中选取参考阵元；
b、将接收到的信号以参考阵元为基准进行运算处理；
c、计算处理后的信号功率，设置门限值；
d、对比所述步骤b中得到的信号功率与所述步骤c中的门限值，并在信号功率大于门限值时，将参考阵元变换到逆时针方向上临近的阵元，而后重复所述步骤b，并将计算得到的信号功率与步骤c中的门限值进行对比，直至信号功率值大于所述步骤c中的门限值。
所述步骤a中，所述四元方阵的各阵元连线组成一正方形，且相邻两所述阵元间隔为入射信号波长的一半。
如图3所示，四元方阵位于同一个平面内，编号1～4的阵元间隔d(d为入射信号波长的一半)分布在以阵元1(参考阵元)为坐标原点的坐标系内，阵元1和阵元2的连线为X轴，阵元1和阵元4的连线为Y轴，阵元平面法相为Z轴，采用右手坐标系。俯仰角θ为入射信号方向与法线的夹角，方位角为入射信号与原点的连线在X-Y平面的投影与X轴的夹角；
真实的使用环境中，入射信号为远场窄带信号，即信号发射源距离抗干扰天线足够远，到达天线端口的信号可近似等效为平面波，表示为：
其中，w0为的载波角频率，s(t)＝u(t)ejψ(t)为的复包络，而u(t)和ψ(t)则分别为的幅度和初始相位。
参考阵元，即阵元1接收到的信号可表示为：
由于阵元之间存在波程上的差异，第m个(m≤4)阵元相对于第一个参考阵元的时间延迟表示为τm，第m个阵元的接收信号可表示为：
由于为远场窄带信号，因此s(t)在时域上可以认为是缓慢变化的，则
s(t)≈s(t-τm) (4)
第m个阵元的接收信号可表示为：
阵列天线接收信号以矩阵形式可表示为：
四阵元方阵导向矢量可以表示为：
则，接收信号可表示为：
由于干扰信号功率较大，抗干扰算法通过对接收信号进行功率倒置等运算，在干扰信号来向上形成很深的零陷，来抑制干扰信号。当干扰信号来向分布和抗干扰天线阵元分布没有空间相关性时，即各个阵元的时间延迟各不相同，四阵元抗干扰天线可抑制三个不同方向上的干扰信号。当干扰信号来向分布和抗干扰天线阵元分布有空间相关性时，会使抗干扰天线的自由度降低，不能抑制三个的干扰信号，抗干扰性能下降。
当使用固定参考阵元时，即使干扰来向不发生变化，随着载有抗干扰天线的物体运动，也会出现干扰信号来向分布和抗干扰天线阵元分布具有很强相关性的情况，使得其抗干扰性能急剧下降，不能抑制干扰，造成后端卫星导航接收机不能正常工作。
现有技术中，利用每个阵元接收到一定长度的数字复信号数据，分别计算每个通道数据与其它任一通道数据的互相关系数，然后选取通道互相关系数模值最大的两个通道作为备选通道，然后再从备选通道的取模的互相关系数中选出次大值，将次大值和最大值均包含的通道选为参考通道。
阵元m接收到的信号功率表示为：
其中，xm表示第m个阵元的接收信号一定长度的数字复信号数据。
通道m和通道n的相关系数表示为：
该方法中需进行4次自相关运算、6次互相关运算以及6次除法，在工程应用中会占用大量资源，增加设计难度和功耗，不利于低功耗的实际需求。
针对参考阵元选取不合适时，会出现抗干扰性能下降，最终输出信号功率会迅速增大的特点，通过对输出信号功率大小判断来自适应的改变抗干扰天线的参考阵元。
抗干扰算法最终输出信号功率表示为：
其中，y表示一定长度的输出信号数据。
通过设置合理的输出信号功率门限值，对Py和门限值进行对比。当Py小于门限值时，参考阵元不变；当Py大于门限值时，参考阵元编号进行加1模4变换，变换之后再重新计算Py，直到Py小于门限值为止。
本方法只需计算输出信号功率，计算量得到了很大程度上的降低，能够快度的进行参考阵元自适应。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，其特征在于：本方法包含以下步骤：a、在抗干扰天线上电后进行初始化，并在四元方阵中选取参考阵元；
b、将接收到的信号以参考阵元为基准进行运算处理；
c、计算处理后的信号功率，设置门限值；
d、对比所述步骤b中得到的信号功率与所述步骤c中的门限值，并在信号功率大于门限值时，将参考阵元变换到逆时针方向上临近的阵元，而后重复所述步骤b，并将计算得到的信号功率与步骤c中的门限值进行对比，直至信号功率值大于所述步骤c中的门限值。
2.根据权利要求1所述的一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法，其特征在于：所述步骤a中，所述四元方阵的各阵元连线组成一正方形，且相邻两所述阵元间隔为入射信号波长的一半。
CN201710500671.8A 2017-06-27 2017-06-27 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法 Active CN107247274B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710500671.8A CN107247274B (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710500671.8A CN107247274B (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107247274A true CN107247274A (zh) 2017-10-13
CN107247274B CN107247274B (zh) 2020-08-07

Family

ID=60014763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710500671.8A Active CN107247274B (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107247274B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108519608A (zh) * 2018-03-09 2018-09-11 中国航天电子技术研究院 一种基于阵列天线的卫星导航抗干扰和测姿方法
CN110138473A (zh) * 2019-04-22 2019-08-16 长沙翼盾电子科技有限公司 一种基于数字功率的天线阵带内频谱泄露检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11234024A (ja) * 1998-02-19 1999-08-27 Mitsubishi Electric Corp 受信信号処理装置
CN103399324A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 北京星地恒通信息科技有限公司 一种卫星导航抗干扰天线
CN104635244A (zh) * 2015-02-03 2015-05-20 芜湖航飞科技股份有限公司 一种卫星导航接收机上的抗干扰天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11234024A (ja) * 1998-02-19 1999-08-27 Mitsubishi Electric Corp 受信信号処理装置
CN103399324A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 北京星地恒通信息科技有限公司 一种卫星导航抗干扰天线
CN104635244A (zh) * 2015-02-03 2015-05-20 芜湖航飞科技股份有限公司 一种卫星导航接收机上的抗干扰天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZUKUN LU等: "Optimal reference element for interference suppression in GNSS antenna arrays under channel mismatch", 《IET RADAR SONAR NAVIG.》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108519608A (zh) * 2018-03-09 2018-09-11 中国航天电子技术研究院 一种基于阵列天线的卫星导航抗干扰和测姿方法
CN110138473A (zh) * 2019-04-22 2019-08-16 长沙翼盾电子科技有限公司 一种基于数字功率的天线阵带内频谱泄露检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107247274B (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107015191B (zh) 一种在多径干扰环境下单偶极子极化敏感阵列降维doa估计方法
CN106526530B (zh) 基于传播算子的2-l型阵列二维doa估计算法
CN105137399B (zh) 基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法
CN103728601B (zh) 雷达信号运动干扰空域-极化域联合稳健滤波方法
CN109283499B (zh) 一种基于雷达方程的有源干扰下探测范围三维可视化方法
CN107104720B (zh) 基于协方差矩阵虚拟域离散化重建的互质阵列自适应波束成形方法
CN106353738B (zh) 一种新的doa失配条件下稳健自适应波束形成方法
CN107703478B (zh) 基于互相关矩阵的扩展孔径二维doa估计方法
CN110764069B (zh) 一种基于知识辅助的稀疏恢复stap色加载方法
CN106019215A (zh) 基于四阶累量的嵌套阵列波达方向角估计方法
CN110212955B (zh) 一种基于射线的3d mimo信道建模的方法
CN106526531A (zh) 基于三维天线阵列的改进传播算子二维doa估计算法
CN106230478A (zh) 卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法
CN107247274A (zh) 一种四阵元抗干扰天线通道快速自适应方法
CN103439699A (zh) 极化mimo雷达到达角和极化角的联合估计方法
CN111880198B (zh) 基于交替极化敏感阵列的空时极化抗干扰方法
CN103852749A (zh) 提高mimo-stap检测性能的稳健波形优化方法
CN102064864B (zh) 三维传播环境中的极化多天线信道模型的构建方法
CN108490383A (zh) 一种基于有界非线性协方差的非圆信号波达方向估计方法
CN112327292B (zh) 一种二维稀疏阵列doa估计方法
CN108089161A (zh) 一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法
CN105353386A (zh) 一种利用惯性导航设备的导航接收机抗干扰的方法和装置
CN114460605A (zh) 一种导航接收机抗干扰方法
CN105334490B (zh) 一种宽带信号干涉测向的方法
CN106980126A (zh) 三分集抗干扰卫星导航接收机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Fast Adaptive Method for Four Element Anti Interference Antenna Channels

Granted publication date: 20200807

Pledgee: Chongqing Three Gorges Bank Co.,Ltd. Dadukou Branch

Pledgor: CHONGQING STARNAV SYSTEMS CO.,LTD.

Registration number: Y2024980010661

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Granted publication date: 20200807

Pledgee: Chongqing Three Gorges Bank Co.,Ltd. Dadukou Branch

Pledgor: CHONGQING STARNAV SYSTEMS CO.,LTD.

Registration number: Y2024980010661

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A fast adaptive method for four element anti-interference antenna channel

Granted publication date: 20200807

Pledgee: Chongqing Three Gorges Bank Co.,Ltd. Dadukou Branch

Pledgor: CHONGQING STARNAV SYSTEMS CO.,LTD.

Registration number: Y2024500000099