CN116299578A - 一种gnss天线阵波束指向抗干扰处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法和装置，包括：卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割；根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；根据所述空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据。采用本发明的技术方案，能够提升天线阵列的抗干扰能力；在抑制干扰的同时保证导航信号接收的质量与测量精度。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种基于频域子带分割的全球导航卫星系统（GNSS）天线阵波束指向抗干扰处理方法和装置。
背景技术
以GPS、北斗、Galileo、GLONASS为代表的全球导航卫星系统广泛应用于交通运输、航海远洋、航空器导航以及金融、通信等各领域，不仅在民用上发挥作用，在军事上也发挥了不可替代的作用，其技术核心是GNSS能够提供定位、导航和授时服务。随着GNSS的深化应用，以及电子信息产业的迅猛发展，GNSS的脆弱性逐步凸显。GNSS卫星距离地面约30000公里，且受卫星能源的限制，无法发射大功率的导航信号，现有的导航信号达到地面时的功率约为-130dBm，比热噪声还低1000倍，因此极易受到各种无意或者有意的干扰。卫星导航系统的抗干扰通常根据接收终端天线的个数分为单天线与天线阵抗干扰两种方式，其中单天线根据信号带宽与干扰带宽的差异特性进行抗干扰，一般只能抑制窄带干扰。天线阵根据信号和干扰的入射方向不同进行矢量加权，在空间上区分信号和干扰，抗干扰的过程中在干扰入射的方向上形成零陷，根据算法的不同甚至还可以在信号的方向上形成波束，阵列抗干扰技术广泛应用于车载、舰载、机载等大型平台上。
天线阵列由多路天线单元、射频通道、ADC等模拟器件组成，模拟器件的各个特性的一致性是决定天线阵抗干扰能力的关键，但是这些多路模拟器件的特性往往是不一致的，即存在一定差异，这就大大降低了天线阵抗干扰的能力。解决模拟器件特性不一致的问题是卫星导航阵列抗干扰的主要研究方向，可直接提高复杂电磁环境下的抗干扰能力。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，提出一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法和装置，能够提升天线阵列的抗干扰能力；在抑制干扰的同时保证导航信号接收的质量与测量精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法，包括以下步骤：
步骤S1、卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
步骤S2、将所述数字信号在时域上进行子带分割；
步骤S3、根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；
步骤S4、根据空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
步骤S5、根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
步骤S6、对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据。
作为优选，步骤S2中，将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割。
作为优选，步骤S2具体实现过程为：
步骤21、设子带分割个数为
和子带分割所需的数字信号滤波器为/>
，其中，/>
为子带分割的序号，满足/>
；
步骤22、根据数字信号滤波器
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，生成子带信号，即：
其中，
表示两个矢量的卷积。
作为优选，步骤S3中，根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量。
作为优选，步骤S3中，所述空时导向矢量为：
其中，
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个子带信号的空时导向矢量；/>
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分别为卫星导航信号入射方向的方位角和俯仰角。
本发明还提供一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理装置，包括以下步骤：
获取模块，用于通过卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
分割模块，用于将所述数字信号在时域上进行子带分割；
第一计算模块，用于根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；
第二计算模块，用于根据所述空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
加权模块，用于根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
处理模块，用于对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据。
作为优选，所述分割模块将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割。
作为优选，所述第一计算模块根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过确定卫星导航阵列抗干扰终端中各个通道接收到的宽带数据以及子带分割、中心频率、时域导向矢量、空域导向矢量；并根据各个子带的空时导向矢量，计算各个子带的阵列加权值；根据阵列加权值与子带数据相乘得到子带的抗干扰数据；将各个子带的抗干扰数据相加并输出，作为导航通用接收机进行定位解算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法的流程示意图；
图2为阵元权值的计算过程示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:
如图1、2所示，本发明实施例提供一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法，包括以下步骤：
步骤S1、卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
步骤S2、将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割；
步骤S3、根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量；
步骤S4、根据所述空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
步骤S5、根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
步骤S6、对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据，供导航接收机进行定位解算。
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S2具体实现过程为：
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分别为卫星导航信号入射方向的方位角和俯仰角。
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S4中，各个子带分割所对应的空时加权值为：
其中，
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的逆矩阵，/>
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个子带信号的相关矩阵，/>
为加权值的归一化系数。
作为本发明实施例的一种实施方式的，步骤S5中，各个子带的加权处理为：
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S6中，各个子带加权处理的结果进行相加可表示为：
其中，y为抗干扰输出的数据，供导航接收机进行定位解算。
实施例2：
本发明实施例提供一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理装置，包括以下步骤：
获取模块，用于通过卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
分割模块，用于将所述数字信号在时域上进行子带分割；
第一计算模块，用于根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；
第二计算模块，用于根据所述空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
加权模块，用于根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
处理模块，用于对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述分割模块将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一计算模块根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
步骤S2、将所述数字信号在时域上进行子带分割；
步骤S3、根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；
步骤S4、根据空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
步骤S5、根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
步骤S6、对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据；
其中，步骤S3中，根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量；
所述空时导向矢量为：
2.如权利要求1所述的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法，其特征在于，步骤S2中，将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割。
3.如权利要求2所述的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法，其特征在于，步骤S2具体实现过程为：
步骤21、设子带分割个数为
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为子带分割的序号，满足/>
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步骤22、根据数字信号滤波器
与接收信号/>
，生成子带信号，即：
4.一种实现权利要求1至3任意一项的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理方法的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于通过卫星导航阵列接收机中每个通道接收模拟信号，经过ADC后转化为数字信号；
分割模块，用于将所述数字信号在时域上进行子带分割；
第一计算模块，用于根据子带分割的数量与频域，得到空时导向矢量；
第二计算模块，用于根据所述空时导向矢量，计算各个子带分割所对应的空时加权值；
加权模块，用于根据子带空时加权值进行各个子带的加权处理；
处理模块，用于对各个子带加权处理的结果进行相加，得到阵列抗干扰的数据。
5.如权利要求4所述的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理装置，其特征在于，所述分割模块将所述数字信号在时域上通过数字滤波器进行子带分割。
6.如权利要求5所述的GNSS天线阵波束指向抗干扰处理装置，其特征在于，所述第一计算模块根据子带分割的数量与频域和天线阵列姿态信息，得到空时导向矢量。
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