[发明专利]一种GNSS级联自适应多波束形成方法

说明书

本发明涉及一种GNSS级联自适应多波束形成方法，属于卫星导航领域。本发明方法包括白化处理与波束形成两大部分，其中白化处理完成天线端干扰抑制，波束形成完成接收机端波束形成，白化处理包括自相关矩阵计算、自相关矩阵平方根计算、平方根求逆运算及数据变换处理；波束加权包括权值变换处理及波束加权。与传统GNSS波束形成方法对比，本方案可将抗干扰处理与波束加权分离，使天线端抗干扰处理无需卫星方向与天线姿态等先验信息辅助，接收机端容易达到空、时、频三维一体搜索跟踪；同时本方案采用的自相关矩阵平方根求逆算法有助于提高自相关矩阵奇下干扰抑制度，改善系统抗干扰稳定性。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，具体涉及到一种GNSS级联自适应多波束形成方法。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)是目前卫星导航领域的支柱，随着现代海战场卫星导航干扰技术发展，针对卫星导航接收机天线的强压制干扰功率越来越强。传统自适应调零天线只能抑制压制式干扰而不能提升信号功率。

现有技术中的传统自适应波束形成技术将抗干扰与波束形成耦合为一体，难以分割独立两部分，需要接收机为抗干扰天线提供波束形成先验信息，接收机与天线产生严重耦合。

中国发明专利20151601963.1公开了一种级联结构的导航接收机抗干扰的方法和装置，其结构包括有阵列天线和自适应滤波处理器，阵列天线和自适应滤波处理器构成的两级级联结构，通过采用多个自适应空域或空时滤波处理模块级联一个自适应空域滤波处理模块的抗干扰方法，避免参考填写的选取对系统的抗干扰性能造成影响。该专利方法能够做到对抗干扰从而保证导航接收机的定位效能，通过采用轮询处理和级联处理，逐个选择各个天线作为参考天线进行自适应滤波处理。但是该方法的轮询自适应滤波处理需要对阵列每路信号都进行自适应滤波，或者资源开销大或者实时性差，不利于工程实现，且卫星导航信号的解扩解调位于波束形成之前无法提高环路跟踪(解扩解调关键处理)灵敏度，不利于接收机实现空、时、频三维一体搜索跟踪，无法发挥三维跟踪的优势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，给出一种GNSS级联自适应多波束形成方法。本发明的方法在天线端无需卫星方向与天线姿态信息辅助，在接收机端容易将波速形成与接收机捕获跟踪融为一体，端达到空、时、频三维一体搜索跟踪。且本发明给出的自相关平方根逆算法有利于改善强弱干扰下自相关矩阵奇异，提高系统干扰抑制度。

为了达到上述发明目的，本发明专利采用的技术方案如下：

一种GNSS级联自适应多波束形成方法，其特征在于，该方法包括两级处理，第一级处理为阵列信号白化处理，生成无干扰阵列信号；第二级处理为无干扰阵列信号的波束加权处理；

所述阵列信号白化处理，生成无干扰阵列信号,其包括以下步骤：

第一步，生成自相关矩阵，对原始阵列信号x＝[x₀,...,x_n,...,x_N-1]^T(N为阵列所包含的阵子个数)进行自相关运算得到其自相关矩阵R：

R＝E[xx^H] (1)

上式中符号E表示计算数学期望；

第二步，自相关矩阵平方根分解，利用Cholesky对自相关矩阵R进行平方根分解，使得R＝LL^H,其中L为下三角矩阵，具有以下形式：

平方根分解后，得到的三角矩阵便于矩阵求逆计算，且计算稳定性提高，有利于大差别干扰功率下(自相关矩阵奇异)，提高系统抗干扰能力。

第三步，计算自相关平方根逆矩阵，使得LL^-1＝I。