一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線的權(quán)值計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的調(diào)零天線領(lǐng)域，具體涉及衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天 線的權(quán)值計(jì)算方法。 技術(shù)背景
[0002] 衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星信號(hào)非常微弱，信號(hào)強(qiáng)度通常比噪聲還小，所以 極易被干擾。以陣列天線為基礎(chǔ)的調(diào)零天線，通過自適應(yīng)算法調(diào)整每個(gè)陣元接收信號(hào)權(quán)值， 使得陣列天線方向圖在干擾信號(hào)方向形成零陷，從而抑制干擾。傳統(tǒng)已有的調(diào)零天線總體 結(jié)構(gòu)如圖1所示（圖中忽略了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊），陣列由N+1個(gè)陣元構(gòu)成，第0個(gè)陣元接收信 號(hào)是參考信號(hào)d(k)，而其他陣元接收信號(hào)作為陣列輸入信號(hào)x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T， k= 1，2,...表示信號(hào)時(shí)間序號(hào)，符號(hào)[]T表示取轉(zhuǎn)置。通過對(duì)接收信號(hào)x(k)進(jìn)行復(fù)數(shù)加 權(quán)，陣列輸出為e(k) =wHx(k)_d(k)，其中權(quán)矢量為w=[Wi...wN]T，符號(hào)[]H表示取共軛 轉(zhuǎn)置。已有調(diào)零天線利用d(k)和x(k)，通過自適應(yīng)濾波算法進(jìn)行權(quán)矢量w計(jì)算，計(jì)算中采 用了所有陣元接收數(shù)據(jù)。根據(jù)調(diào)零天線理論，N+1個(gè)陣元最多可以抗N個(gè)干擾信號(hào)，所以， 當(dāng)干擾個(gè)數(shù)J已知時(shí)，調(diào)零天線只需要J+1個(gè)陣元就能夠?qū)崿F(xiàn)抗干擾功能。另一方面，由于 調(diào)零天線僅僅對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行抑制，產(chǎn)生的權(quán)矢量w對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)而言，是一組相互獨(dú)立 的隨機(jī)參數(shù)。這樣，每個(gè)陣元通道的衛(wèi)星信號(hào)，都等效于是接收機(jī)所接收的衛(wèi)星信號(hào)的一個(gè) 多徑分量，即N+1個(gè)陣元產(chǎn)生N+1條多徑。顯然，調(diào)零天線加權(quán)采用的陣元數(shù)越多，衛(wèi)星信 號(hào)的等效多徑也越多。根據(jù)無線通信的信道相關(guān)理論，多徑數(shù)越多，信道頻率選擇性衰落越 嚴(yán)重。因此，對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)而言，加權(quán)采用的陣元數(shù)越少越好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線中，采用所有陣元接 收信號(hào)進(jìn)行權(quán)矢量計(jì)算，會(huì)對(duì)有用的衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。
[0004] 解決上述問題的技術(shù)方案是一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線的權(quán)值計(jì)算方法，具體 步驟為：
[0005] 第一步：衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線是由N+1個(gè)陣元構(gòu)成的均勻線陣，陣元間距為 載波的半個(gè)波長(zhǎng)，N為一個(gè)自然數(shù)；接收信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，第0個(gè)陣元接收信號(hào)為d(k)， 作為權(quán)值計(jì)算的參考信號(hào)，第1個(gè)到第N個(gè)陣元接收信號(hào)表示為N維列矢量x(k) = [Xl(k) ...xN(k)]T，其中xjk)表示第i個(gè)陣元接收信號(hào)，i= 1，. . .，N，自然數(shù)k為接收信號(hào)時(shí)間 序號(hào)，即k= 1，2，...，符號(hào)[]T表示求轉(zhuǎn)置；
[0006] 第二步：已知調(diào)零天線接收的強(qiáng)干擾信號(hào)個(gè)數(shù)為J，該個(gè)數(shù)滿足條件J<N，此時(shí)， 僅僅選擇第1個(gè)陣元到第J個(gè)陣元接收信號(hào)z(k) =[Xi(k) . . .xT(k) ]T進(jìn)行權(quán)矢量計(jì)算， z(k)為J維列矢量；
[0007] 第三步：調(diào)零天線權(quán)矢量w=[Wi. . .w』1*J維列矢量，其中wi表示第i個(gè)陣 元對(duì)應(yīng)的加權(quán)值，i= 1，...，J，權(quán)矢量計(jì)算采用最小均方（LeastMeanSquare，LMS)自適 應(yīng)濾波算法，具體步驟為：
[0008] (1)取k= 1，設(shè)置初始權(quán)值w(k) = [1，..，1]T，定義步長(zhǎng)y為一個(gè)大于0的常數(shù)， 為確保LMS自適應(yīng)濾波算法收斂，步長(zhǎng)y要滿足條件
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線的權(quán)值計(jì)算方法，具體步驟為： 第一步：衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線是由N+1個(gè)陣元構(gòu)成的均勻線陣，陣元間距為載波 的半個(gè)波長(zhǎng)，N為一個(gè)自然數(shù)；接收信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，第O個(gè)陣元接收信號(hào)為d (k)，作為 權(quán)值計(jì)算的參考信號(hào)，第1個(gè)到第N個(gè)陣元接收信號(hào)表示為N維列矢量x(k) = [Xl(k) ... xN(k) ]τ，其中Xi (k)表示第i個(gè)陣元接收信號(hào)，i = 1，...，N，自然數(shù)k為接收信號(hào)時(shí)間序號(hào)， 即k= 1，2，·…，符號(hào)[]τ表示求轉(zhuǎn)置； 第二步：已知調(diào)零天線接收的強(qiáng)干擾信號(hào)個(gè)數(shù)為J，該個(gè)數(shù)滿足條件J < Ν，此時(shí)，僅僅 選擇第1個(gè)陣元到第J個(gè)陣元接收信號(hào)ζ (k) = [X1 (k) ... X1GO ]τ進(jìn)行權(quán)矢量計(jì)算，ζ (k) 為J維列矢量； 第三步：調(diào)零天線權(quán)矢量W= [Wi ... W^tSJ維列矢量，其中Wi表示第i個(gè)陣元對(duì) 應(yīng)的加權(quán)值，i = 1，...，J，權(quán)矢量計(jì)算采用最小均方（Least Mean Square，LMS)自適應(yīng)濾 波算法，具體步驟為： (1) 取1^=1，設(shè)置初始權(quán)值《(1〇 = [1，..，1]'定義步長(zhǎng)以為一個(gè)大于0的常數(shù)，為 確保LMS自適應(yīng)濾波算法收斂，步長(zhǎng)μ要滿足條件
λ _為接收信號(hào)協(xié)方差矩 陣的最大特征值； (2) 計(jì)算e(k) =/(k)z(k)-d(k)，符號(hào)[]Η表示取矢量的共軛轉(zhuǎn)置； (3) 更新權(quán)矢量w (k+1) =w (k) +UeiXk) ζ (k)，符號(hào)[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(quán)矢量w = w (k+Ι)，計(jì)算結(jié)束； 第四步：抗干擾后的調(diào)零天線輸出信號(hào)為e (k) =/z (k)-d (k)。
【專利摘要】一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)調(diào)零天線的權(quán)值計(jì)算方法，其步驟包括：第一步，把N+1個(gè)陣元接收信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到參考信號(hào)d(k)和N維列矢量輸入信號(hào)x(k)；第二步，在已知干擾個(gè)數(shù)J的前提下，把第1個(gè)到第J個(gè)陣元接收信號(hào)作為權(quán)值計(jì)算輸入信號(hào)矢量z(k)；第三步，按照LMS自適應(yīng)濾波算法，計(jì)算權(quán)矢量w，直到權(quán)值收斂；第四步，調(diào)零天線輸出為e(k)＝wHz(k)-d(k)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是通過選擇調(diào)零天線加權(quán)采用的陣元個(gè)數(shù)，在抑制干擾同時(shí)，減小了對(duì)有用衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)產(chǎn)生的頻率選擇性衰落。本發(fā)明可以應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的調(diào)零天線領(lǐng)域。
【IPC分類】G01S19-37, G01S19-21
【公開號(hào)】CN104536013
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日