JP6378091B2 - 航法システムにおける弱干渉および強干渉の同時抑制のためのデジタル・ビームフォーミング - Google Patents
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Description
各アンテナ素子からのデジタル・サンプルのストリームのために、まず処理エンジン12は、有限インパルス応答(FIR:Finite Impulse Response)フィルタ14のバンクでエミッタの時間的キャンセル(temporal cancelation)を提供し、相関エンジン16で、各入力ストリームをレプリカGNSSコードと相関させる。FIRフィルタ14の後部(back)のフィルタ係数は、プレ相関特性コンポーネント18で、異なるフィルタ・タップの信号サンプル間の共分散に基づき算出される。時間的フィルタリングは、効率的に狭帯域のジャミングを抑制し、適応トランスバーサル・フィルタなどのフィルタ係数の計算のための複数の最適化または最小二乗平均最小化の任意の1つを利用することができる。
Claims (18)
- 全地球航法衛星システム(GNSS)への干渉を抑制するための適応電子保護処理システムであって、
複数の受信信号の各々を中間周波数にダウンコンバートし、関連するサンプリング・レートで該中間周波数の信号を、受信デジタル信号に相当する複数のデジタル・サンプルからなるストリームにデジタル化するよう構成されるデジタル・アンテナ・電子部品と、
複数の前記ストリームの特性を示す少なくとも1つのパラメータを提供するよう構成されたプレ相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも1つのパラメータは、最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記プレ相関特性コンポーネントと、
前記複数の受信デジタル信号の各々を受信デジタル信号の予期されるデジタル信号を示すレプリカGNSSコードに相関させて、複数の相関結果を提供するよう構成された相関器と、
前記複数の相関結果に従って前記最適化工程の少なくとも1つの制約を決定するよう構成されたポスト相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも1つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記ポスト相関特性コンポーネントと、
前記少なくとも1つのパラメータ及び前記少なくとも1つの制約に従った前記最適化工程を用いて、最適な1組のデジタル・ビームフォーミングの複数の受信デジタル信号に対する重みを決定するよう構成された空間的重み計算コンポーネントと、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成するよう構成された1組の乗算器と、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を得るよう構成された合計コンポーネントと、を備える、適応電子保護処理システム。 - 前記プレ相関特性コンポーネントは、前記複数の受信信号のうちの2以上の受信信号の共分散を表す共分散行列を提供する、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。
- 前記空間的重み計算コンポーネントは、少なくとも1つのGNSS衛星の位置を示す航法データに従って前記最適化工程の少なくとも1つの制約を適用する、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。
- 前記デジタル・アンテナ・電子部品は、
前記複数のデジタル・サンプルからなるストリームを複数のベースバンド・デジタル信号にダウンコンバートするよう構成されている、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。 - 前記複数のベースバンド・デジタル信号のそれぞれに対し、関連付けられた有限インパルス応答(FIR)フィルタを用いて狭帯域の干渉の時間的キャンセルを提供するよう構成された時間的フィルタをさらに備える、請求項4に記載の適応電子保護処理システム。
- 提供された時間的フィルタは、
前記サンプリング・レートで、サンプルの整数インクリメントからなる粗遅延を各ベースバンド・デジタル信号に適用するよう構成されたシフト・レジスタを備え、
前記有限インパルス応答(FIR)フィルタは、
適応可能に選択された重みを有し、且つ精密遅延を各ベースバンド・デジタル信号に適用するよう構成される、請求項5に記載の適応電子保護処理システム。 - 前記プレ相関特性コンポーネントは、
前記複数の受信デジタル信号の共分散を表す信号の共分散行列を提供し、各FIRフィルタに対する前記適応可能に選択された重みを決定する共分散評価コンポーネントをさらに含む、請求項6に記載の適応電子保護処理システム。 - 前記FIRフィルタに対し、前記適応可能に選択された重みを表すタップ重みベクトルは、前記信号の共分散行列の逆行列と前記複数の受信デジタル信号の自己相関ベクトルとの積として算出される、請求項7に記載の適応電子保護処理システム。
- 前記ポスト相関特性コンポーネントは、分散スペクトラムの放射体を位置付けするよう構成され、前記空間的重み計算コンポーネントによって決定される前記最適化工程の前記少なくとも1つの制約は、前記分散スペクトラムの放射体からの干渉を低減するために前記分散スペクトラムの放射体の方向において空間的ヌルを最適化制約として導入することを含む、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。
- 前記少なくとも1つの制約は、空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償するための最適化制約を含む、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。
- 前記空間的にフィルタリングされた相関結果に空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償するよう構成された搬送波位相修復コンポーネントをさらに備える、請求項1に記載の適応電子保護処理システム。
- 航法システムにおける適応処理のための方法であって、
時間的フィルタリングを複数の受信信号のそれぞれに適用して複数のフィルタリングされた受信信号を提供すること、
該複数のフィルタリングされた受信信号の共分散を表す共分散行列を生成すること、
前記複数のフィルタリングされた受信信号に基づいて複数の相関結果を生成すること、
受信機において該共分散行列に基づいて決定された少なくとも1つのパラメータおよび該複数の相関結果に基づいて決定された少なくとも1つの制約を有する最適化工程を用いて各受信信号に対するビームフォーミングの重みを算出すること、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成すること、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を生成すること、を備え、
前記少なくとも1つのパラメータは、前記最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供し、前記少なくとも1つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、方法。 - 前記時間的フィルタリングを複数の受信信号のそれぞれに適用することは、
粗遅延を関連するサンプリング・レートでサンプルの整数インクリメントを含む該受信信号に適用すること、
精密遅延を前記受信信号に適用するために、適応可能に選択された重みを有する有限インパルス応答(FIR)フィルタを適用することを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記最適化工程は、最小分散工程、最小分散無歪応答工程、またはバイアス制約を含む適応フィルタリングのうちの1つを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記最適化工程は、1組の全地球航法衛星システム(GNSS)衛星の位置を表す航法データによって制約され、
前記最適化工程は、スプーファおよびミーコナのうちの1つに対応する該1組のGNSS衛星と提携しない放射体の位置によってさらに制約される、請求項12に記載の方法。 - 前記複数の相関結果および各受信信号に対する前記ビームフォーミングの重みから空間的にフィルタリングされた相関結果を決定すること、
該空間的にフィルタリングされた相関結果に空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償することをさらに備える、請求項12に記載の方法。 - 全地球航法衛星システム(GNSS)への干渉を抑制するための適応電子保護処理システムであって、
複数の受信信号の各々を中間周波数にダウンコンバートし、関連するサンプリング・レートで中間周波数の各受信信号をデジタル・サンプルのストリームにデジタル化し、デジタル・サンプルのストリームをダウンコンバートして複数のベースバンド・デジタル信号を出力するよう構成されたデジタル・アンテナ・電子部品と、
複数の時間的フィルタであって、該複数の時間的フィルタの各々は、前記複数のベースバンド・デジタル信号のうちの1つを受信し、当該ベースバンド・デジタル信号をフィルタリングして狭帯域のジャミングを抑制するために有限インパルス応答(FIR)フィルタのバンクで干渉の時間的キャンセルを提供する、前記複数の時間的フィルタと、
前記複数の時間的フィルタの出力を受信し、前記複数の受信信号の特性を示す少なくとも1つのパラメータを提供するよう構成されたプレ相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも1つのパラメータは、最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記プレ相関特性コンポーネントと、
前記複数の時間的フィルタの出力を受信し、前記複数の時間的フィルタの出力である複数のベースバンド・デジタル信号の各々をベースバンド・デジタル信号の予期されるデジタル信号を示すレプリカGNSSコードに相関させて、複数の相関結果を提供するよう構成された相関器であって、前記複数の相関結果の各々は、複数のベースバンド・デジタル信号の1つに関連付けられたレプリカGNSSコードを示す、前記相関器と、
該複数の相関結果に従って該最適化工程の少なくとも1つの制約を決定するよう構成されたポスト相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも1つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記ポスト相関特性コンポーネントと、
前記少なくとも1つのパラメータ及び前記少なくとも1つの制約に基づく前記最適化工程を用いて最適な1組のデジタル・ビームフォーミングの前記複数のデジタル・サンプルに対する重みを決定するよう構成された空間的重み計算コンポーネントと、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成するよう構成された1組の乗算器と、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を得るよう構成された合計コンポーネントと、を備える、適応電子保護処理システム。 - 前記空間的重み計算コンポーネントは、
少なくとも1つのGNSS衛星の位置を表す航法データに従って前記最適化工程の少なくとも1つの制約を適用する、請求項17に記載の適応電子保護処理システム。
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