[发明专利]一种基于变对角加载量的空时抗干扰方法

说明书

技术领域

本发明提出一种基于变对角加载量的空时抗干扰方法，属于空时自适应阵列处理技术领域。

背景技术

随着导航卫星系统的广泛使用和信息化战争的发展，精确导航、制导成为了各方面的迫切需要。虽然GPS系统自身能够在某种程度上克服外界干扰，但是对于复杂的自然环境和特定的人为干扰，抗干扰技术的研究成为急需解决的关键问题。

自适应滤波是指利用前一时刻已获得的滤波器参数的结果，自动的调节当前时刻滤波器的参数，以适应信号和噪声随时间变化的统计特性，从而实现最优滤波。

自适应滤波主要有三个方面：时域自适应滤波，空域自适应滤波和频域自适应滤波。时域滤波是在时域内对信号进行处理，对窄带干扰、连续波干扰较为有效，能解决多径干扰和回波消除问题，但对宽带干扰滤除效果不佳。空域滤波主要有两种类型：零陷和波束形成。零陷技术对有用信号信息量的需求是最小的，它使信号的总输出功率最小化。波束形成技术最大化信号的输出信噪比。波束形成利用天线方向控制及各种天线阵列技术使波束成形达到最佳。天线方向控制用于减小对干扰的主波瓣、旁波瓣和后波瓣敏感性。空域滤波的不足之处主要有以下两个方面：一是如果阵元数为N，该阵最多能够产生的零陷数为N-1；二是如果一个干扰源离某个卫星的角度间隔很近，针对该干扰的空域零陷使该卫星的信号衰减得无法使用。频域滤波能够有效进行带通、带阻滤波，对抗窄带、连续波带内干扰，以及强带外干扰，但不能有效滤除宽带干扰和同一频率干扰。空时自适应抗干扰系统和空域自适应抗干扰系统具有相同的系统结构；不同之处是对每个阵元接收到的数据进行了L级延时，延迟单元相当于频域滤波器，可以在频域上对干扰进行抑制。它在不增加阵元的前提下，大大地增加了自由度，对于N个阵元，经过L次延迟的空时抗干扰系统，理论上能够抑制(N-1)×L个干扰，较之空域滤波抗干扰数目大大增加。

对角加载技术是目前广泛使用的改善波束形成的稳健方法，该技术可以在阵列响应失配的情况下，有效防止STAP主瓣发生畸变，改善自适应波束形成器的性能。该方法实现简单，减少了噪声特征值和扩散度，并且不增加运算量。但由于目前使用的加载方法多为固定值加载，在多变的工程应用中，加载量的大小很难确定，这样会使得抗干扰的性能在一定程度上下降，达不到改善滤波性能的目的。

发明内容

本发明的目的是为了提高空时自适应处理在小块拍下的稳健性，提出一种基于变对角加载量的空时抗干扰方法，本发明的可变对角加载量，首先利用矩阵求逆定理计算出加载量范围后，将加载量与阵元信号中的干扰和噪声进行相关，从而得到最佳的对角加载量。

本发明的一种基于变对角加载量的空时抗干扰方法，包括以下几个步骤：

步骤一：采集GPS卫星信号，信号经过采样后输入滤波器结构；

步骤二：对信号进行相关相减多级维纳滤波器的前向分解，记录每级的数据信号和参考信号；

步骤三：通过采样信号的协方差矩阵代替真实协方差矩阵；

步骤四：通过矩阵求逆定理计算对角加载的范围，进而利用干扰信号和噪声信号特征值的关系自适应的选择需要加载的对角量；

步骤五：加入对角量，进行相关相减多级维纳滤波器的后向综合，求出滤波器最优权矢量，对当前信号进行自适应滤波。

本发明的优点在于：

（1）本发明采用改进的相关相减多级维纳滤波器，相比多级维纳滤波器的运算量和存储量更低，适用于维数较大的系统；

（2）本发明使用变对角加载技术，既改善了小快拍下阵列响应失配现象，又避免了单一加载量不适合多变工作环境的情况，极大的提高了系统在小快拍下的稳健性。

附图说明

图1多级维纳滤波器结构图；

图2是相关相减多级维纳滤波器的结构图；

图3是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。