基于欺騙式干擾doa估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法
【專利摘要】一種基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法。其包括按順序進(jìn)行的下列步驟，首先將陣列天線接收到的射頻信號下變頻并轉(zhuǎn)化成數(shù)字中頻信號，利用C/A碼的周期重復(fù)特性，減小噪聲對欺騙式干擾來向估計的影響，然后采用CLEAN方法估計多個欺騙式干擾源來向，判斷欺騙式干擾源個數(shù)，最后利用線性約束最小方差(LCMV)算法得到在欺騙式干擾來向約束為零陷的天線波束，并采用一階微分約束算法，對天線零陷進(jìn)行展寬。本發(fā)明可以有效抑制多個轉(zhuǎn)發(fā)源，實現(xiàn)簡單，運算量小，可以作為獨立的抗欺騙式干擾模塊嵌入普通接收機(jī)。
【專利說明】基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于欺騙式干擾DOA估計 的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，簡稱GNSS)能夠 提供時間/空間基準(zhǔn)和所有與位置相關(guān)的實時動態(tài)信息，因而在導(dǎo)航、授時、精密測量等方 面得到了廣泛應(yīng)用，因此確保全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性尤為重要。但是，由于GNSS信號 到達(dá)地面時信號功率已十分微弱，因此GNSS接收機(jī)極易受到干擾的影響。
[0003] 目前，關(guān)于GNSS干擾抑制方法的研究主要集中在壓制性干擾抑制方法，對欺騙式 干擾抑制方法的研究相對較少。與壓制性干擾不同，欺騙式干擾是指干擾機(jī)發(fā)射與真實衛(wèi) 星導(dǎo)航信號相同或相類似的干擾信號，引導(dǎo)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)出現(xiàn)定位錯誤，所需干擾功率 不大，隱蔽性強(qiáng)，干擾效果好，針對壓制性干擾抑制的方法無法有效地抑制欺騙式干擾，欺 騙式干擾已逐漸成為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要威脅。
[0004] 近年來，國內(nèi)外學(xué)者一直都在尋找針對欺騙式干擾抑制的有效辦法?，F(xiàn)有的方 法是從干擾來向、捕獲環(huán)節(jié)、跟蹤環(huán)節(jié)、定位結(jié)果以及導(dǎo)航電文等方面入手對欺騙干擾進(jìn) 行抑制。其中，利用陣列天線估計欺騙式干擾來向是一種主要的欺騙式干擾抑制方法。 S. Daneshmand提出了一種基于多天線的欺騙式干擾抑制技術(shù)，將每根天線的接收信號與 參考天線進(jìn)行互相關(guān)運算來得到欺騙式干擾的來向角，然而這種抑制技術(shù)不能適用于多個 欺騙源的場景。美國Rockwell Collins公司提出一種利用陣列天線來抑制欺騙式干擾的 方法，這種方法依據(jù)接收機(jī)對每顆衛(wèi)星跟蹤后的信息來估計衛(wèi)星信號來向，并從中識別出 欺騙式干擾的來向，最終在欺騙式干擾來向方向進(jìn)行天線調(diào)零，以抑制欺騙式干擾，但是這 種方法需要接收機(jī)的反饋信息，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運算量大。因此，本發(fā)明提供一種利用陣列天線 估計多個欺騙式干擾源來向，識別欺騙式干擾源個數(shù)，并有效抑制欺騙式干擾的方法，實現(xiàn) 簡單，運算量小，不需要接收機(jī)反饋信息，可以作為獨立的抗欺騙式干擾模塊嵌入普通接收 機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星 導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干 擾抑制方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：
[0007] (1)將陣列天線接收到的射頻信號下變頻轉(zhuǎn)化成數(shù)字中頻信號；
[0008] (2)利用C/A碼的周期重復(fù)特性，采用CLEAN方法從上述數(shù)字中頻信號中估計出多 個欺騙式干擾源來向，以判斷欺騙式干擾源個數(shù)；
[0009] (3)利用步驟（2)中的欺騙式干擾源來向設(shè)計陣列自適應(yīng)權(quán)向量，以抑制欺騙式 干擾，最后將波束形成后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號并送入普通衛(wèi)星接收機(jī)。
[0010] 在步驟（2)中，所述的是利用C/A碼的周期重復(fù)特性，采用CLEAN方法從上述數(shù)字 中頻信號中估計出多個欺騙式干擾源來向，以判斷出欺騙式干擾源個數(shù)的方法是：首先將 陣列天線中第一個陣元的接收信號延遲一個C/A碼周期后與陣列天線接收信號進(jìn)行相關(guān)， 從而使接收信號中的噪聲相關(guān)值大大降低；然后利用CLEAN算法估計出多個欺騙式干擾源 的來向，并通過計算所估計出的信號的功率來判斷欺騙式干擾源的個數(shù)。
[0011] 在步驟（3)中，所述的利用步驟（2)中的欺騙式干擾源來向設(shè)計天線自適應(yīng)權(quán)向 量，以抑制欺騙式干擾，最后將波束形成后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號并送入普 通衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的方法是：計算天線自適應(yīng)權(quán)值是根據(jù)步驟（2)所估計的欺騙式干擾源 來向，考慮到來向估計存在誤差，結(jié)合線性約束最小方差算法和一階微分約束算法，計算出 天線自適應(yīng)權(quán)值，最后將加權(quán)后的數(shù)字中頻信號送入普通衛(wèi)星導(dǎo)航導(dǎo)航接收機(jī)。
[0012] 本發(fā)明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法是利用 欺騙式干擾空間和功率特征，采用CLEAN估計方法估計出欺騙式干擾來向，結(jié)合線性約束 最小方差（LCMV)算法，在欺騙式干擾方向上形成零陷，并采用一階微分約束算法對天線零 陷進(jìn)行展寬，以抑制欺騙式干擾，本發(fā)明方法實現(xiàn)簡單，運算量小，不需要接收機(jī)反饋信息， 并且可以作為一個獨立的抗欺騙式干擾模塊嵌入普通接收機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明方法中自適應(yīng)權(quán)值對應(yīng)的天線方向圖。
[0014] 圖2是未采取本發(fā)明方法抑制欺騙式干擾時接收機(jī)捕獲到的PRNl的峰值結(jié)果。
[0015] 圖3是采取本發(fā)明方法抑制欺騙式干擾時接收機(jī)捕獲到的PRNl的峰值結(jié)果。
[0016] 圖4是本發(fā)明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法流 程圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面參照附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo) 航欺騙式干擾抑制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。為了方便起見，下面以GPS(Global Positioning System)系統(tǒng)和N個陣元組成的等距線陣為例加以說明。
[0018] 如圖4所示，本發(fā)明提供的基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制 方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：
[0019] (1)將陣列天線接收到的射頻信號下變頻轉(zhuǎn)化成數(shù)字中頻信號：
[0020] 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙式干擾由多顆真實衛(wèi)星信號的轉(zhuǎn)發(fā)信號（偽衛(wèi)星信號）組成并沿同一 方向發(fā)射，為了能夠有效地干擾目標(biāo)接收機(jī)，每顆真實衛(wèi)星信號的轉(zhuǎn)發(fā)信號的功率要比真 實衛(wèi)星信號的功率略強(qiáng)。因此多顆真實衛(wèi)星信號的轉(zhuǎn)發(fā)信號疊加在一起形成的單個轉(zhuǎn)發(fā)式 欺騙式干擾的功率比單個真實衛(wèi)星信號的功率要高。當(dāng)多個轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙式干擾入射到陣列 天線上時，GPS接收機(jī)天線陣接收到的中頻信號為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于欺騙式干擾DOA估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法，其特征在于：其包 括按順序進(jìn)行的下列步驟： (1) 將陣列天線接收到的射頻信號下變頻轉(zhuǎn)化成數(shù)字中頻信號； (2) 利用C/A碼的周期重復(fù)特性，采用CLEAN方法從上述數(shù)字中頻信號中估計出多個欺 騙式干擾源來向，以判斷欺騙式干擾源個數(shù)； (3) 利用步驟（2)中的欺騙式干擾源來向設(shè)計陣列自適應(yīng)權(quán)向量，以抑制欺騙式干擾， 最后將波束形成后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號并送入普通衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于欺騙式干擾D0A估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法， 其特征在于，在步驟（2)中，所述的是利用C/A碼的周期重復(fù)特性，采用CLEAN方法從上述 數(shù)字中頻信號中估計出多個欺騙式干擾源來向，以判斷出欺騙式干擾源個數(shù)的方法是：首 先將陣列天線中第一個陣元的接收信號延遲一個C/A碼周期后與陣列天線接收信號進(jìn)行 相關(guān)，從而使接收信號中的噪聲相關(guān)值大大降低；然后利用CLEAN算法估計出多個欺騙式 干擾源的來向，并通過計算所估計出的信號的功率來判斷欺騙式干擾源的個數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于欺騙式干擾D0A估計的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾抑制方法， 其特征在于：在步驟（3)中，所述的利用步驟（2)中的欺騙式干擾源來向設(shè)計天線自適應(yīng)權(quán) 向量，以抑制欺騙式干擾，最后將波束形成后的衛(wèi)星導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號并送入 普通衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的方法是：計算天線自適應(yīng)權(quán)值是根據(jù)步驟（2)所估計的欺騙式干擾 源來向，考慮到來向估計存在誤差，結(jié)合線性約束最小方差算法和一階微分約束算法，計算 出天線自適應(yīng)權(quán)值，最后將加權(quán)后的數(shù)字中頻信號送入普通衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。
【文檔編號】G01S19/21GK104391305SQ201410606253
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】張耀天, 王璐, 吳仁彪, 盧丹, 王文益 申請人:中國民航大學(xué)