CN117639904B - 用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法 - Google Patents

用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法 Download PDF

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Abstract

本申请适用于卫星导航技术领域，提供了用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法，该功率均衡器的各个输入端口分别连接多阵元均匀圆阵的阵列天线的一个阵元接收通道，功率均衡器包括第一类阵元功率平衡计算模块和多个第二类阵元功率平衡计算模块；第一类阵元功率平衡计算模块，用于统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率并作为参考功率；以及对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节；第二类阵元功率平衡计算模块，用于统计自身所连接的第二阵元接收通道的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，根据比较结果对第二阵元接收通道的数据进行幅度调节。本申请提供的功率均衡器可以使各阵元接收通道中的数据的幅度一致。

Description

用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法
技术领域
本申请属于卫星导航技术领域，尤其涉及用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法。
背景技术
全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）由于其定位精度高、全天候使用的特点得到了广泛应用，但是在实际使用中卫星导航信号的功率要比噪声基底还低20dB，所以极易受到强干扰信号的压制。其实由于导航信号的本身特性，较小的干扰信号就可以使导航接收机无法正常工作。所以，现代GNSS信号接收机为了达到抗干扰的目的，常采用多阵元天线来提高接收信号的维度，而均匀圆阵是工程中经常使用的阵元排布方法。
在理想条件下，自适应天线技术可以有效地抑制干扰而保留期望信号，但是在实际系统中常常存在各种幅度和相位误差。如阵元相位误差、阵元位置扰动误差和信号波前畸变等。阵列的幅度和相位误差在阵列信号处理中是不可避免的误差。在均匀圆阵中通道数据幅度差别大，导致通道功率不一致，影响抗干扰性能。所以，在抑制干扰信号前需要对接收信号进行幅度校正。
发明内容
为克服多阵元均匀圆阵中各个阵元接收通道中的数据的幅度不一致的问题，本申请实施例提供了用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器及方法。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器，所述功率均衡器具有N个输入端口，每个输入端口用于连接多阵元均匀圆阵的阵列天线的一个阵元接收通道，所述N个输入端口包括1个第一类输入端口和N-1个第二类输入端口，所述功率均衡器包括：1个第一类阵元功率平衡计算模块和N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；所述第一类输入端口连接所述第一类阵元功率平衡计算模块，所述第二类输入端口与所述第二类阵元功率平衡计算模块一一对应连接；N为大于1的整数；
所述第一类阵元功率平衡计算模块，用于统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给所述N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据；其中，所述每组数据包含预设数量的数据；
所述第二类阵元功率平衡计算模块，用于统计自身所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较所述第二统计功率和所述参考功率，并根据比较结果对所述第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到自身所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使本接收通道的数据的幅度与所述第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
在一些实施例中，所述第一类阵元功率平衡计算模块包括第一去直流模块、第一功率统计模块和第一乘法模块；
所述第一去直流模块，用于去除所述第一阵元接收通道的数据中的直流分量；
所述第一功率统计模块，用于统计所述第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率，并作为所述参考功率分别传输给所述N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；
所述第一乘法模块，用于基于所述第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据，并进行输出。
在一些实施例中，所述第一去直流模块具体用于：
计算所述第一阵元接收通道的每组数据的平均值，得到直流分量；
将所述第一阵元接收通道的每个数据减去所述直流分量，确定所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据。
在一些实施例中，所述第一功率统计模块具体用于：
计算所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的每组数据的平方和的平均值，得到所述第一统计功率。
在一些实施例中，所述第一乘法模块具体用于：
将所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以预设固定系数，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；
将所述限幅后的数据除以所述预设固定系数，确定所述第一阵元接收通道的限幅后的最终数据。
在一些实施例中，所述第二类阵元功率平衡计算模块包括第二去直流模块、第二功率统计模块、比较模块、第二乘法模块和第三功率统计模块；
所述第二去直流模块，用于去除所述第二阵元接收通道的数据中的直流分量；
所述第二功率统计模块，用于统计所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至所述比较模块；
所述比较模块，用于基于所述第一类阵元功率平衡计算模块传输的参考功率和所述第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数初始值；
所述第二乘法模块，用于基于所述系数初始值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块；
所述第三功率统计模块，用于统计所述第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至所述比较模块；
所述比较模块，还用于基于所述参考功率和所述第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数修正值；
所述第二乘法模块，还用于基于所述系数修正值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块。
在一些实施例中，所述比较模块具体用于：
计算所述参考功率和所述第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率之间的第一功率差值；
基于所述第一功率差值，确定所述系数初始值；
所述比较模块具体还用于：
计算所述参考功率和所述第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率之间的第二功率差值；
基于所述第二功率差值，确定所述系数修正值。
在一些实施例中，所述比较模块具体用于：
基于所述第二功率差值和预设步长确定规则，确定步长；其中，所述预设步长确定规则为所述第二功率差值与所述步长之间的对应关系；
基于所述比较模块上一次确定出的系数修正值和所述步长，确定此次的系数修正值；其中，所述比较模块第一次确定出的系数修正值为所述系数初始值。
在一些实施例中，所述预设步长确定规则包括多个预设功率差值范围，每个预设功率差值范围对应一个步长；
所述比较模块具体用于：
判断所述第二功率差值所属的预设功率差值范围；
基于所述第二功率差值所属的预设功率差值范围和所述预设步长确定规则，确定所述步长。
第二方面，本申请实施例提供了一种用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡方法，应用于如第一方面任一项所述的功率均衡器，包括：
通过第一类阵元功率平衡计算模块，统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据；其中，所述每组数据包含预设数量的数据；
通过第二类阵元功率平衡计算模块，统计所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较所述第二统计功率和所述参考功率，并根据比较结果对所述第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的数据的幅度与所述第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
第三方面，本申请实施例提供了一种功率均衡器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器。示例性的，处理器可以为FPGA。
可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：本申请实施例提供的功率均衡器的各个输入端口分别连接多阵元均匀圆阵的阵列天线的一个阵元接收通道，功率均衡器中的第一类阵元功率平衡计算模块用于统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率并作为参考功率；以及对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节。功率均衡器中的第二类阵元功率平衡计算模块用于统计自身所连接的第二阵元接收通道的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，根据比较结果对第二阵元接收通道的数据进行幅度调节。本申请提供的功率均衡器可以使各阵元接收通道中的数据的幅度一致。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述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仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器的结构示意图；
图2是本申请另一实施例提供的功率均衡器的结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的第一类阵元功率平衡计算模块的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的第一去直流模块的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的第一功率统计模块的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的第二类阵元功率平衡计算模块的结构示意图；
图7是本申请一实施例提供的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡方法的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的功率均衡器的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
在理想条件下，自适应天线技术可以有效地抑制干扰而保留期望信号，但是在实际系统中常常存在各种幅度和相位误差。如阵元相位误差、阵元位置扰动误差和信号波前畸变等。阵列的幅度和相位误差在阵列信号处理中是不可避免的误差。在均匀圆阵中通道数据幅度差别大，导致通道功率不一致，影响抗干扰性能。所以，在抑制干扰信号前需要对接收信号进行幅度校正。
自上世纪80年代中期以来，国内外一些学者已经提出很多有效的幅相误差校正方法。由于卫星导航系统一般都为窄带系统，阵列各通道的频率特性比较理想，即幅频响应在带宽内起伏比较小，相频响应近似为一条直线。此时可以认为各个通道之间幅相误差仅仅相差一个复常数，只需在中心频率上校正即可。因此，针对卫星导航系统，一般采用点频幅相误差校正，该类方法计算量较小、结构简单，易于实现等优点。1990年Friedlander等人推导了存在阵列误差时超分辨率算法的方差近似值，用于说明误差对估计算法性能的影响，并通过推导统一的均方误差性能表达式，说明了阵列误差对各种子空间类算法性能的影响。陈世耕等人论述了相位误差对波束形成的影响，并给出了实际应用中减小这种影响的具体措施。邱力军等人应用概率统计原理导出了存在幅相误差的稀疏天线增益损失波束指向波束宽度副瓣电平的估计公式。大量的理论研究与实验结果表明阵列误差会造成谱估计和波束形成的性能下降甚至失效因此伴随着阵列信号处理技术的发展阵列误差校正技术也得到了发展。
基于上述问题，本申请实施例提出一种用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器，通过研究功率平衡的方法有效解决通道数据幅度不一致的情况，通过计算通道数据的功率来校正幅度达到功率平衡的目的。先计算第一阵元通道数据的功率，并将其作为参考功率来调节其他阵元通道数据的功率，然后，计算其他阵元通道数据的功率，并以第一阵元通道数据的功率为参考功率来调节其他阵元通道数据的幅度达到功率平衡的目的，进而使得各个阵元通道数据的幅度一致。
本申请实施例提供的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器可以为如图1所示的功率均衡器，图1所示的功率均衡器包含七个阵元功率平衡计算模块，可以对七阵元均匀圆阵的阵列天线的各个阵元接收通道进行幅度调整，使各阵元接收通道的幅度一致，进而使得各阵元接收通道的功率相同或接近。图1所示的功率均衡器，通过第一类阵元功率平衡计算模块AD_Channel_Amp1统计第一阵元接收通道AD_1的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给另外六个第二类阵元功率平衡计算模块（AD_Channel_Amp2、AD_Channel_Amp3、AD_Channel_Amp4、AD_Channel_Amp5、AD_Channel_Amp6和AD_Channel_Amp7），AD_Channel_Amp1在统计第一统计功率的同时，还会对AD_1中的数据进行幅度调节。另外六个第二类阵元功率平衡计算模块的实现方式相同，故以与第二阵元接收通道AD_2所连接的AD_Channel_Amp2为例进行说明，AD_Channel_Amp2用于统计所连接的AD_2中的每组数据的第二统计功率，并将其与AD_Channel_Amp1统计出的参考功率进行比较，根据比较结果对AD_2中的数据进行幅度调节，以使AD_2中的数据的幅度与AD_1中的数据的幅度一致。由此，各阵元接收通道的数据的幅度将调节至一致。
以下结合图1对本申请的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器进行详细说明。
图2是本申请一实施例提供的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器的结构示意图，参照图2，对该用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器的详述如下：
功率均衡器具有N个输入端口，每个输入端口用于连接多阵元均匀圆阵的阵列天线的一个阵元接收通道，N个输入端口包括1个第一类输入端口和N-1个第二类输入端口。功率均衡器包括：1个第一类阵元功率平衡计算模块201和N-1个第二类阵元功率平衡计算模块202；第一类输入端口连接第一类阵元功率平衡计算模块201，第二类输入端口与第二类阵元功率平衡计算模块202一一对应连接。其中，N为大于1的整数。
第一类阵元功率平衡计算模块201，用于统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据。
其中，每组数据包含预设数量的数据，预设数量为提前设定好的数量，一般为2i，i为正整数，预设数量可以根据需要进行选择。每组数据的数量越多，功率均衡器输出的数据的平滑程度越好，但是功率均衡器的响应速度会越慢，因此，需要选择合适的数量，使得功率均衡器输出的数据的平滑程度与功率均衡器的响应速度均满足要求的预设数量。例如，在七阵元均匀圆阵的阵列天线的功率均衡器中，每组数据中可包含8192（213）个数据。
第二类阵元功率平衡计算模块202，用于统计自身所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，并根据比较结果对第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到自身所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使本接收通道的数据的幅度与第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
在本申请的实施例中，第一类阵元功率平衡计算模块201统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块，第一类阵元功率平衡计算模块201在统计第一统计功率的同时，会对第一阵元接收通道中的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据。第二类阵元功率平衡计算模块202统计自身所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，并根据比较结果对第二阵元接收通道中的数据进行幅度调节，得到自身所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使本接收通道的数据的幅度与第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
在本申请的一些实施例中，参照图3，第一类阵元功率平衡计算模块201包括第一去直流模块2011、第一功率统计模块2012和第一乘法模块2013。
第一去直流模块2011，用于去除第一阵元接收通道的数据中的直流分量。
第一功率统计模块2012，用于统计第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块。
第一乘法模块2013，用于基于第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据，并进行输出。
在本申请的实施例中，第一去直流模块2011去除第一阵元接收通道的数据中的直流分量，得到第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，并将其分别传输至第一功率统计模块2012和第一乘法模块2013。第一功率统计模块2012统计第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块。第一乘法模块2013基于第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据，并将其进行输出。
可选的，参照图4，第一去直流模块2011具体用于：计算第一阵元接收通道的每组数据的平均值，得到直流分量；将第一阵元接收通道的每个数据减去直流分量，确定第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据。
在本申请的实施例中，第一去直流模块2011通过计数器控制第一类输入端口进来的数据，对进入第一去直流模块2011的每组数据进行累加后再取平均得到直流分量。然后再将进来的每个数据减去直流分量/>，即可得到去除直流后的数据/>。
可选的，参照图5，第一功率统计模块2012具体用于：计算第一阵元接收通道的去除直流分量后的每组数据的平方和的平均值，得到第一统计功率。
在本申请的实施例中，第一功率统计模块2012通过计数器控制经过去直流处理后进来的数据，对进来的去直流后的每组数据进行功率统计。其中，统计功率的计算方式是：首先将一组数据中的各个数据进行平方，然后对这2i个点的数据的平方进行累加，最后对平方和进行取平均，此时计算出的平均值即为第一统计功率/>。
可选的，第一乘法模块2013具体用于：将第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以预设固定系数，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；将限幅后的数据除以预设固定系数，确定第一阵元接收通道的限幅后的最终数据。
其中，预设固定系数为提前设定好的系数，一般为2j，j为正整数，预设固定系数可以根据需要进行设置。
在本申请的实施例中，第一乘法模块2013中使用经过去直流处理后的数据乘预设固定系数2j，再进行限幅的操作，限幅操作是为了防止干扰数据过大，即防止与预设固定系数相乘后的计算结果超出了量程。限幅后的数据再除去2j，得到幅度调节后的最终数据。
在本申请的一些实施例中，参照图6，各个第二类阵元功率平衡计算模块202均包括第二去直流模块2021、第二功率统计模块2022、比较模块2023、第二乘法模块2024和第三功率统计模块2025。
第二去直流模块2021，用于去除第二阵元接收通道的数据中的直流分量。
第二功率统计模块2022，用于统计第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至比较模块2023。
比较模块2023，用于基于第一类阵元功率平衡计算模块201传输的参考功率和第二功率统计模块2022计算出的首组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数初始值。
第二乘法模块2024，用于基于系数初始值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至第三功率统计模块2025。
第三功率统计模块2025，用于统计第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至比较模块2023。
比较模块2023，还用于基于参考功率和第三功率统计模块2025计算出的每组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数修正值。
第二乘法模块2024，还用于基于系数修正值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至第三功率统计模块。
在本申请的实施例中，第二去直流模块2021去除第二阵元接收通道的数据中的直流分量。得到第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据，并将其分别传输至第二功率统计模块2022和第二乘法模块2024。第二功率统计模块2022统计第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至比较模块2023。比较模块2023基于第一类阵元功率平衡计算模块201传输的参考功率和第二功率统计模块2022计算出的首组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数初始值，将系数初始值传输至第二乘法模块2024。第二乘法模块2024基于系数初始值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至第三功率统计模块2025。第三功率统计模块2025统计第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至比较模块2023。比较模块2023基于参考功率和第三功率统计模块2025计算出的每组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数修正值，将系数修正值传输至第二乘法模块2024。第二乘法模块2024基于系数修正值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至、第三功率统计模块2025……在本实施例中，对第二阵元接收通道的数据进行持续动态幅度调节，使得第二阵元接收通道的数据的幅度与第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
可选的，第二去直流模块2021的功能的实现可以参照第一去直流模块2011，均是通过计数器控制第二类输入端口进来的数据，对进入第二去直流模块2021的每组数据进行累加后再取平均得到直流分量。然后再将进来的每个数据减去直流分量，即可得到去除直流后的数据。
可选的，第二功率统计模块2022和第三功率统计模块2025的功能的实现可以参照第一功率统计模块2012。均是通过计数器控制进来的数据，对进来的每组数据进行功率统计。其中，统计功率的计算方式是：首先将一组数据中的各个数据进行平方，然后对这2i个点的数据的平方进行累加，最后对平方和进行取平均，此时计算出的平均值即为第二统计功率。
可选的，比较模块2023具体用于：计算参考功率和第二功率统计模块2022计算出的首组数据的第二统计功率之间的第一功率差值；基于第一功率差值，确定系数初始值。
比较模块2023具体还用于：计算参考功率和第三功率统计模块2025计算出的每组数据的第二统计功率之间的第二功率差值；基于第二功率差值，确定系数修正值。
可选的，比较模块2023具体用于：基于第二功率差值和预设步长确定规则，确定步长；基于比较模块上一次确定出的系数修正值和步长，确定此次的系数修正值。其中，比较模块第一次确定出的系数修正值为系数初始值。
预设步长确定规则为第二功率差值与步长之间的对应关系。预设步长确定规则包括多个预设功率差值范围，每个预设功率差值范围对应一个步长。
预设步长确定规则可以为多级跟踪锁定。本申请以预设步长确定规则为六级跟踪锁定进行详细说明：
第一级：ΔP大于256倍的p时，设置步长为+32或-32。
第二级：ΔP大于128倍的p时，设置步长为+16或-16。
第三级：ΔP大于64倍的p时，设置步长为+8或-8。
第四级：ΔP大于8倍的p时，设置步长为+4或-4。
第五级：ΔP大于4倍的p时，设置步长为+2或-2。
第六级：ΔP大于2倍的p时，设置步长为0。
其中，ΔP为第二功率差值的绝对值。p为预设功率变化量，当系数修正值每增加1时，对应的预设功率变化量为p。
当参考功率大于第三功率统计模块2025计算出的第二统计功率时，设置步长为负；否则，设置步长为正。
基于第二功率差值的绝对值ΔP和六级跟踪锁定，确定出步长之后，将上一次计算出的系数修正值加上步长，即为此次的系数修正值。
当第二功率差值的绝对值ΔP较大时，选择设置较大的步长，这样能达到快速跟踪的效果。六级跟踪锁定所设置的不同的步长使需要调整幅度的第二阵元接收通道的数据的功率向参考功率以折线跟踪的形式快速靠近。
可选的，比较模块2023具体用于：判断第二功率差值所属的预设功率差值范围；基于第二功率差值所属的预设功率差值范围和预设步长确定规则，确定步长。
在本申请的实施例中，比较模块2023可以计算参考功率和第二阵元接收通道中的首组数据的第二统计功率之间的第一功率差值；根据第一功率差值，确定系数初始值。比较模块2023还可以计算参考功率和第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率之间的第二功率差值；判断第二功率差值所属的预设功率差值范围；基于第二功率差值所属的预设功率差值范围和预设步长确定规则，确定步长；根据比较模块2023上一次的系数修正值和步长，确定本次的系数修正值。
可选的，第二乘法模块2024具体用于：将第二阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以系数初始值，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；将限幅后的数据除以系数初始值，确定第二阵元接收通道的限幅后的最终数据。
第二乘法模块2024具体还用于：将第二阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以系数修正值，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；将限幅后的数据除以系数修正值，确定第二阵元接收通道的限幅后的最终数据。
应理解，第二乘法模块2024中的系数是不断变化的，对第二阵元接收通道的数据进行首次限幅时，第二乘法模块2024中的系数为系数初始值，之后为系数修正值。
需要说明的是，本申请中的功率均衡器的各个模块的功能可以通过软件或芯片进行实现，如FPGA模块，也可通过硬件进行实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图7是本申请一实施例提供的用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡方法的示意性流程图，该功率均衡方法应用于上述功率均衡器。参照图7，对该功率均衡方法的详述如下：
在S701中，通过第一类阵元功率平衡计算模块，统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据；其中，每组数据包含预设数量的数据。
在本申请的一些实施例中，第一类阵元功率平衡计算模块包括第一去直流模块、第一功率统计模块和第一乘法模块。在通过第一类阵元功率平衡计算模块，统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率时，可以通过第一去直流模块去除第一阵元接收通道的数据中的直流分量；通过第一功率统计模块统计第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率。
在对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据时，可以通过第一乘法模块，基于第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据，并进行输出。
在本申请的一些实施例中，在通过第一去直流模块去除第一阵元接收通道的数据中的直流分量时，可以通过第一去直流模块，计算第一阵元接收通道的每组数据的平均值，得到直流分量；将第一阵元接收通道的每个数据减去直流分量，确定第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据。
在本申请的一些实施例中，在通过第一功率统计模块统计第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率时，可以通过第一功率统计模块，计算第一阵元接收通道的去除直流分量后的每组数据的平方和的平均值，得到第一统计功率。
在本申请的一些实施例中，在通过第一乘法模块，基于第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第一阵元接收通道幅度调整后的数据时，可以通过第一乘法模块，将第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以预设固定系数，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；将限幅后的数据除以预设固定系数，确定第一阵元接收通道的限幅后的最终数据。
在S702中，通过第二类阵元功率平衡计算模块，统计第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，并根据比较结果对第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的数据的幅度与第一阵元接收通道的数据的幅度一致。
在本申请的一些实施例中，第二类阵元功率平衡计算模块包括第二去直流模块、第二功率统计模块、比较模块、第二乘法模块和第三功率统计模块。
在通过第二类阵元功率平衡计算模块，统计第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较第二统计功率和参考功率，并根据比较结果对第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据时，可以通过以下步骤进行实现：
步骤1：通过第二去直流模块，去除第二阵元接收通道的数据中的直流分量。
步骤2：通过第二功率统计模块，统计第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至比较模块。
步骤3：通过比较模块，基于第一类阵元功率平衡计算模块传输的参考功率和第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数初始值。
步骤4：通过第二乘法模块，基于系数初始值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至第三功率统计模块。
步骤5：通过第三功率统计模块，统计第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至比较模块。
步骤6：通过比较模块，基于参考功率和第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率，确定第二乘法模块的系数修正值。
步骤7：通过第二乘法模块，基于系数修正值，对第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至第三功率统计模块。
……
在本申请的一些实施例中，上述步骤3的实现方式可以为：通过比较模块，计算参考功率和第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率之间的第一功率差值；基于第一功率差值，确定系数初始值。
上述步骤6的实现方式可以为：通过比较模块，计算参考功率和第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率之间的第二功率差值；基于第二功率差值，确定系数修正值。
在本申请的一些实施例中，在基于第二功率差值，确定系数修正值时，可以基于第二功率差值和预设步长确定规则，确定步长；其中，预设步长确定规则为第二功率差值与步长之间的对应关系；基于比较模块上一次确定出的系数修正值和步长，确定此次的系数修正值；其中，比较模块第一次确定出的系数修正值为系数初始值。
在本申请的一些实施例中，预设步长确定规则包括多个预设功率差值范围，每个预设功率差值范围对应一个步长。
在基于第二功率差值和预设步长确定规则，确定步长时，可以判断第二功率差值所属的预设功率差值范围；基于第二功率差值所属的预设功率差值范围和预设步长确定规则，确定步长。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例还提供了一种功率均衡器，参见图8，该功率均衡器800可以包括：至少一个处理器810、存储器820以及存储在所述存储器820中并可在所述至少一个处理器810上运行的计算机程序，所述处理器810执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图7所示实施例中的步骤S701至步骤S702。或者，处理器810执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块201至202的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器820中，并由处理器810执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在功率均衡器800中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图8仅仅是功率均衡器的示例，并不构成对功率均衡器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
处理器810可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器820可以是功率均衡器的内部存储单元，也可以是功率均衡器的外部存储设备，也可以是处理器810内部的存储器。所述存储器820用于存储所述计算机程序以及功率均衡器所需的其他程序和数据。所述存储器820还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡器，其特征在于，所述功率均衡器具有N个输入端口，每个输入端口用于连接多阵元均匀圆阵的阵列天线的一个阵元接收通道，所述N个输入端口包括1个第一类输入端口和N-1个第二类输入端口，所述功率均衡器包括：1个第一类阵元功率平衡计算模块和N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；所述第一类输入端口连接所述第一类阵元功率平衡计算模块，所述第二类输入端口与所述第二类阵元功率平衡计算模块一一对应连接；N为大于1的整数；
所述第一类阵元功率平衡计算模块，用于统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给所述N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据；其中，所述每组数据包含预设数量的数据；
所述第二类阵元功率平衡计算模块，用于统计自身所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较所述第二统计功率和所述参考功率，并根据比较结果对所述第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到自身所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使本接收通道的数据的幅度与所述第一阵元接收通道的数据的幅度一致；
所述第二类阵元功率平衡计算模块包括第二去直流模块、第二功率统计模块、比较模块、第二乘法模块和第三功率统计模块；
所述第二去直流模块，用于去除所述第二阵元接收通道的数据中的直流分量；
所述第二功率统计模块，用于统计所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至所述比较模块；
所述比较模块，用于基于所述第一类阵元功率平衡计算模块传输的参考功率和所述第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数初始值；
所述第二乘法模块，用于基于所述系数初始值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块；
所述第三功率统计模块，用于统计所述第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至所述比较模块；
所述比较模块，还用于基于所述参考功率和所述第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数修正值；
所述第二乘法模块，还用于基于所述系数修正值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块。
2.如权利要求1所述的功率均衡器，其特征在于，所述第一类阵元功率平衡计算模块包括第一去直流模块、第一功率统计模块和第一乘法模块；
所述第一去直流模块，用于去除所述第一阵元接收通道的数据中的直流分量；
所述第一功率统计模块，用于统计所述第一阵元接收通道中去除了直流分量的每组数据的第一统计功率，并作为所述参考功率分别传输给所述N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；
所述第一乘法模块，用于基于所述第一阵元接收通道中去除了直流分量的数据，对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据，并进行输出。
3.如权利要求2所述的功率均衡器，其特征在于，所述第一去直流模块具体用于：
计算所述第一阵元接收通道的每组数据的平均值，得到直流分量；
将所述第一阵元接收通道的每个数据减去所述直流分量，确定所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据。
4.如权利要求2所述的功率均衡器，其特征在于，所述第一功率统计模块具体用于：
计算所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的每组数据的平方和的平均值，得到所述第一统计功率。
5.如权利要求2所述的功率均衡器，其特征在于，所述第一乘法模块具体用于：
将所述第一阵元接收通道的去除直流分量后的数据乘以预设固定系数，并进行限幅操作，确定限幅后的数据；
将所述限幅后的数据除以所述预设固定系数，确定所述第一阵元接收通道的限幅后的最终数据。
6.如权利要求1所述的功率均衡器，其特征在于，所述比较模块具体用于：
计算所述参考功率和所述第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率之间的第一功率差值；
基于所述第一功率差值，确定所述系数初始值；
所述比较模块具体还用于：
计算所述参考功率和所述第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率之间的第二功率差值；
基于所述第二功率差值，确定所述系数修正值。
7.如权利要求6所述的功率均衡器，其特征在于，所述比较模块具体用于：
基于所述第二功率差值和预设步长确定规则，确定步长；其中，所述预设步长确定规则为所述第二功率差值与所述步长之间的对应关系；
基于所述比较模块上一次确定出的系数修正值和所述步长，确定此次的系数修正值；其中，所述比较模块第一次确定出的系数修正值为所述系数初始值。
8.如权利要求7所述的功率均衡器，其特征在于，所述预设步长确定规则包括多个预设功率差值范围，每个预设功率差值范围对应一个步长；
所述比较模块具体用于：
判断所述第二功率差值所属的预设功率差值范围；
基于所述第二功率差值所属的预设功率差值范围和所述预设步长确定规则，确定所述步长。
9.一种用于卫星导航自适应抗干扰天线的功率均衡方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的功率均衡器，其特征在于，
通过第一类阵元功率平衡计算模块，统计第一阵元接收通道的每组数据的第一统计功率，并作为参考功率分别传输给N-1个第二类阵元功率平衡计算模块；以及对所述第一阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第一阵元接收通道幅度调整后的数据；其中，所述每组数据包含预设数量的数据；
通过第二类阵元功率平衡计算模块，统计所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较所述第二统计功率和所述参考功率，并根据比较结果对所述第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，以使所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的数据的幅度与所述第一阵元接收通道的数据的幅度一致；
所述第二类阵元功率平衡计算模块包括第二去直流模块、第二功率统计模块、比较模块、第二乘法模块和第三功率统计模块；
所述通过第二类阵元功率平衡计算模块，统计所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道中的每组数据的第二统计功率，比较所述第二统计功率和所述参考功率，并根据比较结果对所述第二阵元接收通道的数据进行幅度调节，得到所述第二类阵元功率平衡计算模块所连接的第二阵元接收通道的幅度调整后的数据，包括：
通过所述第二去直流模块，去除所述第二阵元接收通道的数据中的直流分量；
通过所述第二功率统计模块，统计所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的首组数据的第二统计功率，并传输至所述比较模块；
通过所述比较模块，基于所述第一类阵元功率平衡计算模块传输的参考功率和所述第二功率统计模块计算出的首组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数初始值；
通过所述第二乘法模块，基于所述系数初始值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块；
通过所述第三功率统计模块，统计所述第二阵元接收通道中经过幅度调节后的每组数据的第二统计功率，并发送至所述比较模块；
通过所述比较模块，基于所述参考功率和所述第三功率统计模块计算出的每组数据的第二统计功率，确定所述第二乘法模块的系数修正值；
通过所述第二乘法模块，基于所述系数修正值，对所述第二阵元接收通道中去除了直流分量的数据进行幅度调节，将幅度调节后的数据进行输出并发送至所述第三功率统计模块。
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