一種衛(wèi)星導航接收機調零天線的權值計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及到衛(wèi)星導航接收機的調零天線領域，具體涉及衛(wèi)星導航接收機調零天 線的權值計算方法。 技術背景
[0002] 衛(wèi)星導航接收機所接收到的衛(wèi)星信號非常微弱，信號強度通常比噪聲還小，所以 極易被干擾。以陣列天線為基礎的調零天線，通過自適應算法調整每個陣元接收信號權值， 使得陣列天線方向圖在干擾信號方向形成零陷，從而抑制干擾。傳統(tǒng)已有的調零天線總體 結構如圖1所示（圖中忽略了模數(shù)轉換模塊），陣列由N+1個陣元構成，第0個陣元接收信 號是參考信號d(k)，而其他陣元接收信號作為陣列輸入信號x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T， k= 1，2,...表示信號時間序號，符號[]T表示取轉置。通過對接收信號x(k)進行復數(shù)加 權，陣列輸出為e(k) =wHx(k)_d(k)，其中權矢量為w=[Wi...wN]T，符號[]H表示取共軛 轉置。已有調零天線利用d(k)和x(k)，通過自適應濾波算法進行權矢量w計算，計算中采 用了所有陣元接收數(shù)據(jù)。根據(jù)調零天線理論，N+1個陣元最多可以抗N個干擾信號，所以， 當干擾個數(shù)J已知時，調零天線只需要J+1個陣元就能夠實現(xiàn)抗干擾功能。另一方面，由于 調零天線僅僅對干擾信號進行抑制，產(chǎn)生的權矢量w對于衛(wèi)星信號而言，是一組相互獨立 的隨機參數(shù)。這樣，每個陣元通道的衛(wèi)星信號，都等效于是接收機所接收的衛(wèi)星信號的一個 多徑分量，即N+1個陣元產(chǎn)生N+1條多徑。顯然，調零天線加權采用的陣元數(shù)越多，衛(wèi)星信 號的等效多徑也越多。根據(jù)無線通信的信道相關理論，多徑數(shù)越多，信道頻率選擇性衰落越 嚴重。因此，對于衛(wèi)星信號而言，加權采用的陣元數(shù)越少越好。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：在衛(wèi)星導航接收機調零天線中，采用所有陣元接 收信號進行權矢量計算，會對有用的衛(wèi)星信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落。
[0004] 解決上述問題的技術方案是一種衛(wèi)星導航接收機調零天線的權值計算方法，具體 步驟為：
[0005] 第一步：衛(wèi)星導航接收機調零天線是由N+1個陣元構成的均勻線陣，陣元間距為 載波的半個波長，N為一個自然數(shù)；接收信號經(jīng)過模數(shù)轉換后，第0個陣元接收信號為d(k)， 作為權值計算的參考信號，第1個到第N個陣元接收信號表示為N維列矢量x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T，其中xjk)表示第i個陣元接收信號，i= 1，. . .，N，自然數(shù)k為接收信號時間 序號，即k= 1，2，...，符號[]T表示求轉置；
[0006] 第二步：已知調零天線接收的強干擾信號個數(shù)為J，該個數(shù)滿足條件J<N，此時， 僅僅選擇第1個陣元到第J個陣元接收信號z(k) =[Xi(k) . . .xT(k) ]T進行權矢量計算， z(k)為J維列矢量；
[0007] 第三步：調零天線權矢量w=[Wi. . .w』1*J維列矢量，其中wi表示第i個陣 元對應的加權值，i= 1，...，J，權矢量計算采用最小均方（LeastMeanSquare，LMS)自適 應濾波算法，具體步驟為：
[0008] (1)取k= 1，設置初始權值w(k) = [1，..，1]T，定義步長y為一個大于0的常數(shù)， 為確保LMS自適應濾波算法收斂，步長y要滿足條件
【主權項】
1. 一種衛(wèi)星導航接收機調零天線的權值計算方法，具體步驟為： 第一步：衛(wèi)星導航接收機調零天線是由N+1個陣元構成的均勻線陣，陣元間距為載波 的半個波長，N為一個自然數(shù)；接收信號經(jīng)過模數(shù)轉換后，第O個陣元接收信號為d (k)，作為 權值計算的參考信號，第1個到第N個陣元接收信號表示為N維列矢量x(k) = [Xl(k) ... xN(k) ]τ，其中Xi (k)表示第i個陣元接收信號，i = 1，...，N，自然數(shù)k為接收信號時間序號， 即k= 1，2，·…，符號[]τ表示求轉置； 第二步：已知調零天線接收的強干擾信號個數(shù)為J，該個數(shù)滿足條件J < Ν，此時，僅僅 選擇第1個陣元到第J個陣元接收信號ζ (k) = [X1 (k) ... X1GO ]τ進行權矢量計算，ζ (k) 為J維列矢量； 第三步：調零天線權矢量W= [Wi ... W^tSJ維列矢量，其中Wi表示第i個陣元對 應的加權值，i = 1，...，J，權矢量計算采用最小均方（Least Mean Square，LMS)自適應濾 波算法，具體步驟為： (1) 取1^=1，設置初始權值《(1〇 = [1，..，1]'定義步長以為一個大于0的常數(shù)，為 確保LMS自適應濾波算法收斂，步長μ要滿足條件
λ _為接收信號協(xié)方差矩 陣的最大特征值； (2) 計算e(k) =/(k)z(k)-d(k)，符號[]Η表示取矢量的共軛轉置； (3) 更新權矢量w (k+1) =w (k) +UeiXk) ζ (k)，符號[Γ表示求共軛； (4) 判斷w(k+l)是否收斂，如果沒有收斂，則取k = k+Ι，重新執(zhí)行第（2)步；如果已經(jīng) 收斂，則取權矢量w = w (k+Ι)，計算結束； 第四步：抗干擾后的調零天線輸出信號為e (k) =/z (k)-d (k)。
【專利摘要】一種衛(wèi)星導航接收機調零天線的權值計算方法，其步驟包括：第一步，把N+1個陣元接收信號進行模數(shù)轉換，得到參考信號d(k)和N維列矢量輸入信號x(k)；第二步，在已知干擾個數(shù)J的前提下，把第1個到第J個陣元接收信號作為權值計算輸入信號矢量z(k)；第三步，按照LMS自適應濾波算法，計算權矢量w，直到權值收斂；第四步，調零天線輸出為e(k)＝wHz(k)-d(k)。本發(fā)明的優(yōu)勢是通過選擇調零天線加權采用的陣元個數(shù)，在抑制干擾同時，減小了對有用衛(wèi)星導航信號產(chǎn)生的頻率選擇性衰落。本發(fā)明可以應用于衛(wèi)星導航接收機的調零天線領域。
【IPC分類】G01S19-37, G01S19-21
【公開號】CN104536013
【申請?zhí)枴緾N201410842603
【發(fā)明人】曾浩, 楊清昆, 周建文, 崔悅琪, 幸倩, 劉玲
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月30日