KR101708381B1 - Anti-jamming signal processing apparatus and method using a dual-polarized antenna array - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성항법시스템의 항재밍에 관한 것으로, 구체적으로 이중편파 배열 안테나로 수신한 신호에 항재밍 알고리즘을 적용하여 같은 안테나 소자 개수로 보다 많은 수의 교란신호 감쇄가 가능한 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to anti-jamming of a satellite navigation system, and more particularly, to an anti-jamming algorithm for a signal received by a dual-polarized array antenna and a dual-polarized array antenna capable of attenuating a larger number of disturbance signals by the same number of antenna elements. Apparatus and method.
GPS(Global Positioning System)로 대표되는 GNSS(Global Navigation Satellite System)는 위성으로부터 위성의 위치, 시간 및 기타 오차 보정 요소에 관한 정보를 받아 사용자의 정확한 시각정보 및 위치를 측정하기 위한 위성항법시스템이다.GNSS (Global Navigation Satellite System), which is represented by GPS (Global Positioning System), is a satellite navigation system for receiving information on satellite position, time, and other error correction factors from satellites to measure user's accurate time information and position.
현재 GNSS 시스템은 군사 및 민간 영역의 육상, 해상, 항공 시스템에서 다양하게 이용되고 있다. 군사적 측면에서의 활용은 민간의 활용보다 훨씬 더 중요한 위치를 차지하고 있으며, 특히 무인항공기 이착륙, 정밀 유도무기 등에는 필수적이다.Currently, the GNSS system is widely used in land, sea and air systems in military and civilian areas. Military use is much more important than civilian use, especially for unmanned aircraft landing and landing and precision guided weapons.
GNSS 시스템은 정확한 시각 및 위치정보를 획득하기 위해 최소 4개 이상의 위성으로부터 전파를 수신할 수 있어야 한다.The GNSS system must be able to receive radio waves from at least four satellites to obtain accurate time and location information.
그런데, 이들 위성들로부터의 신호 수신이 치명적인 재밍(jamming) 존재 시에도 가능한 정밀응용분야 또는 군사용 GNSS 수신기 시스템의 개발은 필수적이다.However, even in the presence of jamming, where signal reception from these satellites is critical, it is essential to develop a precise application field or a military GNSS receiver system.
이에 따라 공간적으로 재밍 신호를 제거할 수 있는 적응형 안테나가 제안되었으나, 적응형 안테나만을 이용한 항재밍(anti-jamming) 신호처리 기법은 다중 경로(multipath) 존재 시 성능이 열화되는 단점이 있어 이에 추가적으로 시간 영역 또는 주파수 영역에서의 신호처리에 의해 재밍 신호를 제거하는 기술이 도입되었다.Accordingly, an adaptive antenna capable of removing jamming signals spatially has been proposed. However, the anti-jamming signal processing technique using only the adaptive antenna has a disadvantage in that performance is deteriorated in the presence of multipath, A technique of removing the jamming signal by signal processing in the time domain or the frequency domain has been introduced.
종래 기술의 일 예로 원형 배열 안테나(6-element circular array antenna)에 1개의 중앙 안테나를 추가하여 초기 위치 정보 신호의 수신 여부와 재밍 신호의 유무에 따라 ON/OFF 형태로 소자들을 동작하는 구성 및 배열 안테나가 수신하는 각각의 신호를 기준 신호 및 보조 신호로 입력받아 비가시 영역이 최소화된 항재밍 빔을 형성하는 구성을 개시하고 있다.(대한민국 공개특허 제10-2008-0081752호)One example of the conventional technique is to add a single central antenna to a 6-element circular array antenna and to provide a configuration and an arrangement for operating elements in an ON / OFF manner depending on whether an initial position information signal is received and whether or not a jamming signal is present And an anti-jamming beam having a minimum invisible area is formed by receiving each signal received by the antenna as a reference signal and an auxiliary signal (Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0081752).
그러나 이와 같은 방법은 보다 많은 수의 교란신호를 감쇄하는데 한계가 있고, 비가시 영역을 고려을 고려하여야 하는 문제가 있다.However, such a method has a limitation in attenuating a larger number of disturbance signals, and there is a problem in that it is necessary to consider the invisible area.
종래 기술의 다른 예로 배열 안테나가 수신하는 각각의 신호를 기준 신호 및 보조 신호로 입력받아 비가시 영역이 최소화된 항재밍 빔을 형성하는 장치 및 방법에 관한 기술이 있다.(대한민국 등록특허 제10-1498613호)As another example of the related art, there is a description of an apparatus and method for forming an anti-jamming beam in which an invisible area is minimized by receiving each signal received by the array antenna as a reference signal and an auxiliary signal. 1498613)
그러나 이와 같은 방식은 수신기의 각 채널이 추적하는 각 항법 신호의 방향으로 항상 일정한 이득을 유지하는 것이 어려워 비가시 영역을 고려하여야 하는 문제가 있다.However, such a scheme has a problem in that it is difficult to always maintain a constant gain in the direction of each navigation signal tracked by each channel of the receiver, so that the non-visible region must be considered.
현재 이러한 재밍 대응 능력을 갖춘 위성항법수신기 개발에 필요한 디지털 신호처리, 안테나 기술 분야 등에 대한 기술 확보가 중요시되고 있으며, 그 중에서도 배열 안테나 및 수신 신호에 대한 항재밍 신호처리 기법의 기술 확보 및 이를 위한 체계적인 연구 개발이 요구되고 있다.Currently, it is important to acquire technologies for digital signal processing and antenna technology, which are required for the development of satellite navigation receivers equipped with the capability of coping with jamming. Among them, securing the technology of anti-jamming signal processing technique for array antennas and received signals, Research and development are required.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 항재밍 신호처리 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 위성항법시스템의 항법 신호를 안정적으로 수신하기 위해 배열 안테나를 이용하여 교란신호를 감쇄하는 적응적 디지털 신호처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an adaptive digital signal processing device for attenuating a disturbance signal using an array antenna in order to stably receive a navigation signal of a satellite navigation system, The purpose of the method is to provide.
본 발명은 이중편파 배열 안테나로 수신한 신호에 항재밍 알고리즘을 적용하여 같은 안테나 소자 개수로 보다 많은 수의 교란신호 감쇄가 가능한 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a dual polarization array antenna anti-jamming device and method capable of attenuating a larger number of disturbance signals by the same number of antenna elements by applying an anti-jamming algorithm to signals received by a dual polarization array antenna.
본 발명은 N개의 이중편파 안테나 소자로 최대 2N-1개의 공간적인 null을 형성함으로써 보다 많은 수의 교란신호를 감쇄할 수 있도록 하고, 수신기의 각 채널이 추적하는 각 항법 신호의 방향으로 항상 일정한 이득을 유지하는 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention enables to attenuate a larger number of disturbance signals by forming a maximum of 2N-1 spatial nulls with N double polarized antenna elements, and it is possible to attenuate a larger number of disturbance signals with a constant gain in the direction of each navigation signal tracked by each channel of the receiver The present invention has been made to solve the above problems.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치는 이중편파 배열 안테나들로부터 위성 항법 신호를 수신하는 신호 수신부;상기 신호 수신부에서 수신된 위성 항법 신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 신호 변환부;상기 신호 변환부에서 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 신호 저장부;MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산하고, 각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호를 감쇄하는 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a dual-polarized array antenna anti-jamming system including a signal receiver for receiving a satellite navigation signal from a dual polarization array antenna, a satellite navigation signal received by the signal receiver, A signal storing unit for storing the digital navigation signal converted by the signal converting unit, a weighting value for each antenna signal by a minimum variance distortionless response (MVDR) anti-jamming algorithm, applying a weight to each antenna signal, And a signal processor for nulling the direction of the disturbance signal and forming a notch in the frequency band to attenuate the disturbance signal.
여기서, 신호 처리부는, 어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 우선회원편파(RHCP) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 RHCP 유한 임펄스 응답필터와,어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 좌선회원편파(LHCP) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 LHCP 유한 임펄스 응답 필터와,RHCP 유한 임펄스 응답 필터와 LHCP 유한 임펄스 응답 필터의 출력을 더하여 출력하는 덧셈 모듈과,각각의 이중편파 안테나들을 통하여 수신된 신호들을 처리하여 출력하는 덧셈 모듈들의 출력을 모두 더하여 교란신호를 감쇄시키기 위한 신호(y)를 출력하는 출력 덧셈 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the signal processing unit includes: an RHCP finite impulse response filter that processes a priority membership polarization (RHCP) signal received through any one of the dual polarization antennas on the basis of a weight to be assigned; An LHCP finite impulse response filter for processing a membership polarization (LHCP) signal based on the assigned weight, an addition module for adding and outputting the outputs of the RHCP finite impulse response filter and the LHCP finite impulse response filter, And an output adder module for adding all the outputs of the adder modules for processing and outputting the received signals to output a signal y for attenuating the disturbance signal.
그리고 신호처리부에서의 이중편파 배열 안테나 모델이 적용된 MVDR 항재밍 알고리즘의 적용시에, 가중치 벡터, 배열안테나 수신신호의 공분산 행렬, 이중편파 배열안테나 모델이 적용된 스티어링 벡터(steering vector), k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 RHCP 안테나 이득, k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 LHCP 안테나 이득, 기준안테나와 k번째 안테나 간의 항법 신호 위상차를 고려하는 것을 특징으로 한다.In applying the MVDR anti-jamming algorithm using the dual polarized array antenna model in the signal processing part, a weight vector, a covariance matrix of the array antenna reception signal, a steering vector using a dual polarization antenna model, The RHCP antenna gain for the navigation signal direction, the LHCP antenna gain for the navigation signal direction of the kth antenna, and the navigation signal phase difference between the reference antenna and the kth antenna.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 방법은 이중편파 배열 안테나들로부터 위성 항법 신호 수신하여, 수신된 위성 항법 신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 단계와,변환된 디지털 항법 신호를 저장하고, MVDR 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산하는 단계와,각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 입사각 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호의 감쇄를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a dual polarized array antenna anti-jamming method comprising: receiving a satellite navigation signal from a dual polarized array antenna and converting a received satellite navigation signal into a digital navigation signal; Calculating a weight for each antenna signal using an MVDR term jamming algorithm; and applying a weight to each antenna signal to form a null in an incident angle direction of the disturbance signal and form a notch in the frequency band to attenuate the disturbance signal The method comprising the steps of:
이와 같은 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The apparatus and method for dual polarization array antenna according to the present invention have the following effects.
첫째, 위성항법시스템의 항법 신호를 안정적으로 수신하기 위해 배열 안테나를 이용하여 교란신호를 감쇄하는 적응적 디지털 신호처리 장치 및 방법을 제공한다.First, an adaptive digital signal processing apparatus and method for attenuating a disturbance signal using an array antenna to stably receive a navigation signal of a satellite navigation system are provided.
둘째, 이중편파 배열 안테나로 수신한 신호에 항재밍 알고리즘을 적용하여 같은 안테나 소자 개수로 보다 많은 수의 교란신호 감쇄가 가능하다.Second, by applying the anti-jamming algorithm to the signal received by the dual polarized array antenna, a larger number of disturbance signals can be attenuated by the same number of antenna elements.
셋째, 수신기의 각 채널이 추적하는 각 항법 신호의 방향으로 항상 일정한 이득을 유지함으로써 비가시 영역을 고려할 필요가 없다.
Third, it is not necessary to consider the invisible region by maintaining a constant gain in the direction of each navigation signal tracked by each channel of the receiver.
도 1은 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 신호 처리부의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 따른 FIR 필터 블록의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 방법을 나타낸 플로우 차트1 is a block diagram of a dual polarization array antenna anti-jamming device according to the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of a signal processing unit according to the present invention.
3 is a detailed block diagram of an FIR filter block according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of jamming a dual polarization array antenna according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the dual polarization array antenna anti-jamming device and method according to the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of the dual polarization array antenna anti-jamming device and method according to the present invention will be apparent from the detailed description of each embodiment below.
도 1은 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치의 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a dual polarization array antenna anti-jamming device according to the present invention.
그리고 도 2는 본 발명에 따른 신호 처리부의 상세 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 FIR 필터 블록의 상세 구성도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of a signal processing unit according to the present invention, and FIG. 3 is a detailed block diagram of an FIR filter block according to the present invention.
본 발명은 N개의 이중편파 안테나 소자로 최대 2N-1개의 공간적인 null을 형성함으로써 보다 많은 수의 교란신호를 감쇄하는 구성 및 수신기의 각 채널이 추적하는 각 항법 신호의 방향으로 항상 일정한 이득을 유지하는 구성을 포함하는 것이다.The present invention provides a configuration that attenuates a larger number of disturbance signals by forming a maximum of 2N-1 spatial nulls with N double polarized antenna elements, and maintains a constant gain in the direction of each navigation signal tracked by each channel of the receiver .
이를 위하여, 이중편파 배열안테나를 이용하여 다수의 간섭 신호의 방향으로 null을 형성하는 이중편파 배열안테나 null-steering 기법을 포함하고, 입사각에 따른 수신신호의 편파 변화를 고려하여 수신신호 모델링을 수행하고, 이를 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘에 적용하기 위해 편파특성이 반영된 steering vector를 제안한다.For this purpose, a dual-polarized array antenna null-steering scheme that forms a null in the direction of a plurality of interfering signals using a dual polarization array antenna is included, and received signal modeling is performed considering the polarization variation of the received signal according to the incident angle , We propose a steering vector that reflects the polarization characteristics to apply it to MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) algorithm.
이와 같이 steering vector가 적용된 MVDR 알고리즘으로 얻어진 최적 가중치 벡터는 간섭신호의 방향으로 null을 형성함으로써 간섭신호의 영향을 감쇄시킨다.In this way, the optimal weight vector obtained by the MVDR algorithm with the steering vector attenuates the influence of the interference signal by forming null in the direction of the interference signal.
먼저, 이중편파 배열 안테나 수신신호 모델은 다음과 같이 정의할 수 있다.First, the reception signal model of the dual polarization array antenna can be defined as follows.
위성항법신호는 우선회원편파(RHCP;Right Hand Circular Polarization) 신호이며, 안테나에 수신되는 위성항법신호의 편파는 신호의 입사각에 따라 변화하는 타원편파 신호이다.The satellite navigation signal is a Right Hand Circular Polarization (RHCP) signal, and the polarization of the satellite navigation signal received by the antenna is an elliptically polarized signal that changes according to the incident angle of the signal.
이때, 타원편파 신호는 다음과 같이 서로 직교하는 우선회원편파(RHCP) 성분과 좌선회원편파(LHCP;Left Hand Circular Polarization) 성분의 합으로 나타낼 수 있다.At this time, the elliptically polarized signal can be represented by the sum of the RHCP component and the left hand circular polarization (LHCP) component orthogonal to each other as follows.
수학식 1에서 
RHCP 신호가 진폭 A와 입사각 θ로 안테나에 수신되는 경우, 각 성분의 크기는 수학식 2에서와 같다.In Equation (1)
When the RHCP signal is received by the antenna at an amplitude A and an incident angle &thetas;, the magnitude of each component is as shown in equation (2).
여기서, A는 이중편파 안테나의 입사하는 RHCP 신호의 진폭(amplitude)이고, RHCP 신호가 이중편파 안테나에 입사할 경우, 입사하는 방향에 따라서 수신되는 신호의 진폭이 변하게 되는데, 그 변화는 수학식 2에서와 같다.
Here, A is the amplitude of the incoming RHCP signal of the dual polarized antenna. When the RHCP signal is incident on the dual polarized antenna, the amplitude of the received signal changes according to the incident direction, .
이와 같이 입사각에 따른 수신신호의 편파 변화를 고려하여 정의된 이중편파 배열 안테나 수신신호 모델을 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘에 적용하기 위한 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치의 구성은 도 1에서와 같다.The configuration of the dual polarization array antenna anti-jamming device according to the present invention for applying the dual polarization array antenna reception signal model defined in consideration of the polarization change of the reception signal according to the incident angle to the MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) 1.
먼저, 이중편파 배열 안테나에서 위성 항법 신호를 수신하는 신호 수신부(10)와, 신호 수신부(10)에서 수신된 위성 항법 신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 신호 변환부(20)와, 신호 변환부(20)에서 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 신호 저장부(30)와, MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산하고, 각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호를 감쇄하는 신호 처리부(40)를 포함한다.A
이와 같이 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치는 이중편파 배열 안테나로 위성 항법 신호 수신하여 디지털 신호로 변환 및 저장하고, 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치 계산을 하여 각 안테나 신호에 적용하여 교란신호의 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하는 동작을 수행하여 동일한 개수의 안테나 소자로 보다 많은 수의 교란신호를 감쇄시킨다.As described above, the dual polarized array antenna anti-jamming device according to the present invention receives satellite navigation signals with a dual polarization antenna and converts and stores the digital navigation signals into digital signals. The anti-jamming algorithm calculates weights for each antenna signal, Nulls are formed in the direction of the disturbance signal and a notch is formed in the frequency band to attenuate a larger number of disturbance signals with the same number of antenna elements.
또한, 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치는 신호처리부(40)에서의 이중편파 배열 안테나 모델이 적용된 MVDR 알고리즘의 적용시에 가중치 벡터, 배열안테나 수신신호의 공분산 행렬, 이중편파 배열안테나 모델이 적용된 스티어링 벡터(steering vector), k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 RHCP 안테나 이득, k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 LHCP 안테나 이득, 기준안테나와 k번째 안테나 간의 항법 신호 위상차를 고려한다.In addition, the dual polarized array antenna anti-jamming apparatus according to the present invention can be applied to a dual polarized array antenna model in a
이와 같은 본 발명에 따른 신호 처리부(40)의 상세 구성은 도 2에서와 같이, 어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 우선회원편파(RHCP;Right Hand Circular Polarization) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 RHCP 유한 임펄스 응답(FIR;Finite Impulse Response) 필터(41a)와, 어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 좌선회원편파(LHCP;Left Hand Circular Polarization) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 LHCP 유한 임펄스 응답(FIR;Finite Impulse Response) 필터(41b)와, RHCP 유한 임펄스 응답 필터(41a)와 LHCP 유한 임펄스 응답 필터(41b)의 출력을 더하여 출력하는 덧셈 모듈(42)과, 각각의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 신호들을 처리하여 출력하는 덧셈 모듈(42)들의 출력을 더하여 교란신호를 감쇄시키기 위한 신호(y)를 출력하는 출력 덧셈 모듈(43)을 포함한다.The detailed configuration of the
이와 같은 RHCP 유한 임펄스 응답 필터(41a)와 LHCP 유한 임펄스 응답 필터(41b)의 상세 구성은 도 3에서와 같다.The detailed configurations of the RHCP finite
도 3에서 
도 4는 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 방법을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a flowchart illustrating a method of jamming a dual polarization array antenna according to the present invention.
본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 방법은 먼저, 이중편파 배열 안테나들로부터 위성 항법 신호 수신하여(S401), 수신된 위성 항법 신호를 디지털 항법 신호로 변환한다.(S402)In the dual polarization array antenna anti-jamming method according to the present invention, a satellite navigation signal is received from the dual polarized array antennas (S401), and the received satellite navigation signal is converted into a digital navigation signal (S402)
이어, 변환된 디지털 항법 신호를 저장하고(S403), MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산한다.(S404)Then, the converted digital navigation signal is stored (S403), and a weight for each antenna signal is calculated using an MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) anti-jamming algorithm (S404)
그리고 각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호의 감쇄를 수행한다.(S405)Then, a weight is applied to each antenna signal to form null in the direction of the disturbance signal, and a notch is formed in the frequency band to attenuate the disturbance signal (S405).
여기서, 이중편파 배열 안테나 모델이 적용된 MVDR 알고리즘의 적용은 다음과 같은 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.Here, the application of the MVDR algorithm to which the dual polarization antenna model is applied can be defined as Equation (3).
수학식 3에서의 각파라미터의 정의는 다음과 같다.The definition of each parameter in Equation (3) is as follows.
W는 가중치 벡터, R은 배열안테나 수신신호의 공분산 행렬, C는 이중편파 배열안테나 모델이 적용된 스티어링 벡터(steering vector)이다.W is a weight vector, R is a covariance matrix of an array antenna reception signal, and C is a steering vector to which a dual polarization antenna model is applied.
그리고 수학식 3을 만족하는 최적 가중치 벡터는 다음과 같이 구할 수 있다.The optimal weight vector satisfying Equation (3) can be obtained as follows.
이와 같이 수학식 4 또는 수학식 5로 구해진 가중치 벡터는 교란신호의 입사각 방향 및 주파수 대역에 null 및 notch를 형성하여 교란신호의 영향을 감쇄시키고, F는 가중치 벡터 초기값이다.The weight vector obtained by Equation (4) or (5) forms null and notch in the incident angle direction and the frequency band of the disturbance signal to attenuate the influence of the disturbance signal, and F is the initial value of the weight vector.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치 및 방법은 위성항법시스템의 항법 신호를 안정적으로 수신하기 위해 배열 안테나를 이용하여 교란신호를 감쇄하는 적응적 디지털 신호처리 방법에 관한 것이다.The above-described dual polarized array antenna anti-jamming apparatus and method according to the present invention relates to an adaptive digital signal processing method for attenuating a disturbance signal using an array antenna in order to stably receive a navigation signal of a satellite navigation system.
특히, 이중편파 배열 안테나로 수신한 신호에 항재밍 알고리즘을 적용하여 기존 단일편파 배열 안테나 방법에 비해 같은 안테나 소자 개수로 보다 많은 수의 교란신호 감쇄가 가능하도록 한 것이다.In particular, by applying the anti-jamming algorithm to the signals received by the dual polarized array antenna, a larger number of disturbance signals can be attenuated by the same number of antenna elements than the conventional single polarization array antenna method.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.
10. 신호 수신부 20. 신호 변환부
30. 신호 저장부 40. 신호 처리부10. Signal receiving
30.
Claims (6)
상기 신호 수신부에서 수신된 위성 항법 신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 신호 변환부;
상기 신호 변환부에서 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 신호 저장부;
MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산하고, 각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호를 감쇄하는 신호 처리부;를 포함하고,
신호처리부에서의 이중편파 배열 안테나 모델이 적용된 MVDR 항재밍 알고리즘의 적용시에, 가중치 벡터, 배열안테나 수신신호의 공분산 행렬, 이중편파 배열안테나 모델이 적용된 스티어링 벡터(steering vector), k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 RHCP 안테나 이득, k번째 안테나의 항법신호 방향에 대한 LHCP 안테나 이득, 기준안테나와 k번째 안테나 간의 항법 신호 위상차를 고려하는 것을 특징으로 하는 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치.A signal receiving unit for receiving a satellite navigation signal from the dual polarized array antennas;
A signal converter for converting the satellite navigation signal received by the signal receiver into a digital navigation signal;
A signal storage unit for storing the digital navigation signal converted by the signal conversion unit;
A weighting factor is applied to each antenna signal using an MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) anti-jamming algorithm, null is formed in the direction of the disturbance signal by applying a weight to each antenna signal, and a notch is formed in the frequency band to attenuate the disturbance signal And a signal processing unit,
In the application of the MVDR anti-jamming algorithm with the dual polarization antenna model in the signal processing section, the weight vector, the covariance matrix of the array antenna reception signal, the steering vector with the dual polarization antenna model, The RHCP antenna gain for the signal direction, the LHCP antenna gain for the navigation signal direction of the kth antenna, and the navigation signal phase difference between the reference antenna and the kth antenna.
어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 우선회원편파(RHCP) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 RHCP 유한 임펄스 응답필터와,
어느 하나의 이중편파 안테나를 통하여 수신된 좌선회원편파(LHCP) 신호를 할당되는 가중치를 기준으로 처리하는 LHCP 유한 임펄스 응답 필터와,
RHCP 유한 임펄스 응답 필터와 LHCP 유한 임펄스 응답 필터의 출력을 더하여 출력하는 덧셈 모듈과,
각각의 이중편파 안테나들을 통하여 수신된 신호들을 처리하여 출력하는 덧셈 모듈들의 출력을 모두 더하여 교란신호를 감쇄시키기 위한 신호(y)를 출력하는 출력 덧셈 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중편파 배열 안테나 항재밍 장치.The signal processing apparatus according to claim 1,
An RHCP finite impulse response filter for processing a priority membership polarization (RHCP) signal received through any one of the dual polarization antennas on the basis of an assigned weight;
An LHCP finite impulse response filter for processing a left-hand member polarization (LHCP) signal received through any one of the dual polarization antennas based on a weight to be assigned;
An addition module for adding and outputting the outputs of the RHCP finite impulse response filter and the LHCP finite impulse response filter,
And an output adder module for adding all of the outputs of the adder modules for processing and outputting the signals received through the respective dual polarized antennas to output a signal y for attenuating the disturbance signal. Jamming device.
변환된 디지털 항법 신호를 저장하고, MVDR 항재밍 알고리즘으로 각 안테나 신호에 대한 가중치를 계산하는 단계와,
각 안테나 신호에 가중치를 적용하여 교란신호의 입사각 방향으로 null을 형성하고 주파수 대역에 notch를 형성하여 교란 신호의 감쇄를 수행하는 단계;를 포함하고,
이중편파 배열 안테나 모델이 적용된 MVDR 알고리즘의 적용은,
W는 가중치 벡터, R은 배열안테나 수신신호의 공분산 행렬, C는 이중편파 배열안테나 모델이 적용된 스티어링 벡터(steering vector),
인 것을 특징으로 하는 이중편파 배열 안테나 항재밍 방법.Receiving the satellite navigation signal from the dual polarization array antennas and converting the received satellite navigation signal into a digital navigation signal,
Storing the converted digital navigation signal, calculating a weight for each antenna signal using an MVDR term jamming algorithm,
Applying a weight to each antenna signal to form a null in an incident angle direction of the disturbance signal and to form a notch in the frequency band to perform attenuation of the disturbance signal,
The application of the MVDR algorithm, which employs a dual polarization antenna model,
W is a weight vector, R is a covariance matrix of an array antenna reception signal, C is a steering vector to which a dual polarization antenna model is applied,
Wherein the antenna is an antenna.
5. The method of claim 4,
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