CN115616628A - 基于角跟踪环路的gnss天线阵接收机盲波束形成方法 - Google Patents

基于角跟踪环路的gnss天线阵接收机盲波束形成方法 Download PDF

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CN115616628A CN202211519949.3A CN202211519949A CN115616628A CN 115616628 A CN115616628 A CN 115616628A CN 202211519949 A CN202211519949 A CN 202211519949A CN 115616628 A CN115616628 A CN 115616628A
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Abstract

本申请涉及一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法。所述方法包括:将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号;构造本地复制伪码信号,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行计算,得到相关累加值矢量;根据角跟踪环路方法和相关累加值矢量进行跟踪处理,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号。采用本方法能够增强导航信号方向的波束。

Description

基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法
技术领域
本申请涉及卫星导航技术领域,特别是涉及一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法。
背景技术
GNSS可以提供高精度定位导航、授时服务,已经广泛应用于各个领域。然而,卫星导航的最大弱点是信号微弱,淹没在噪声下,容易受到有意干扰和无意干扰的影响。GNSS天线阵接收机利用阵列信号处理方法可以实现有效的干扰抑制,同时可以将波束方向指向导航信号方向,以提高信号接收性能。为了实现导航信号方向的波束增强,一般需要获得导航信号相对阵列天线的入射方向参数,而大部分接收机难以事先获得。到达角估计方法是解决该问题的有效途径。常用的MUSIC方法、ESPRIT方法等已较为广泛的应用于DOA参数估计,然而这些方法需要进行大量的矩阵运算,且在每个历元时刻分别进行处理,计算复杂度高,同时这些方法在目标动态条件下的角度估计性能会显著下降,不适用于大部分接收机终端。
基于角度锁定环路的DOA跟踪方法采用类似伪码跟踪环路原理,通过构造角度锁定环路实现DOA参数的稳定跟踪,可以以较少的计算量实现对DOA参数的高精度跟踪,并能够适应高动态运动条件下的角度估计问题。但面向卫星导航信号接收应用,角度锁定环路的跟踪范围有限,且阵元数越多,跟踪范围越小,初始DOA参数估计不准,导航信号非常微弱,在强干扰条件下,难以实现导航信号的DOA参数的稳定跟踪,进而难以实现导航信号方向的波束增强。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够增强导航信号方向的波束的基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法。
一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法,所述方法包括:
获取GNSS天线阵接收机接收的阵列天线接收信号;
将阵列天线接收信号经过射频前端处理,得到数字中频阵列信号,对数字中频阵列信号进行数字下变频,得到数字基带阵列信号;
获取数字基带阵列信号的阵列协方差矩阵进行矩阵变换,并对阵列协方差矩阵进行矩阵变换,得到逆矩阵;
将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号;
构造本地复制伪码信号,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量;
利用角跟踪环路方法对相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,根据导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号。
在其中一个实施例中,数字基带阵列信号为
Figure 491777DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 274925DEST_PATH_IMAGE002
Figure 643590DEST_PATH_IMAGE003
表示第n个阵元对应的基带数字信号,
Figure 537596DEST_PATH_IMAGE004
表示基带GNSS信号,
Figure 104844DEST_PATH_IMAGE005
表示GNSS信号传输时延,
Figure 668680DEST_PATH_IMAGE006
表示噪声矢量,
Figure 321379DEST_PATH_IMAGE007
表示均匀线阵的阵列导向矢量,
Figure 19076DEST_PATH_IMAGE008
表示GNSS信号入射方向角,
Figure 175251DEST_PATH_IMAGE009
表示信号波长,
Figure 175568DEST_PATH_IMAGE010
表示阵元间距,Q表示干扰个数,
Figure 784404DEST_PATH_IMAGE011
表示第q个干扰信号入射方向角。
在其中一个实施例中,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量,包括:
将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量为
Figure 223475DEST_PATH_IMAGE012
其中,
Figure 562053DEST_PATH_IMAGE013
表示逆矩阵,
Figure 795588DEST_PATH_IMAGE014
表示本地复制伪码信号,
Figure 94982DEST_PATH_IMAGE015
,
Figure 806587DEST_PATH_IMAGE016
Figure 276968DEST_PATH_IMAGE017
分别表示伪码时延、多普勒频率和载波相位估计值,
Figure 681405DEST_PATH_IMAGE018
表示干扰抑制后的数字基带信号,
Figure 468095DEST_PATH_IMAGE019
表示卫星导航信号相关累加值,
Figure 983390DEST_PATH_IMAGE020
表示码相位估计误差,
Figure 296560DEST_PATH_IMAGE021
表示相关累加后的噪声分量。
在其中一个实施例中,利用角跟踪环路方法对相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,包括:
利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值;
构造当前时刻观测的DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值;
根据相关值构建角度误差鉴别器,利用角度误差鉴别器进行误差估计,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数。
在其中一个实施例中,利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值,包括:
将当前阵列天线接收信号的入射角搜索范围划分为多个方向单元,对每个方向单元分别构造阵列导向矢量,利用所有阵列导向矢量构建冗余矩阵;
根据冗余矩阵进行相关值矢量重建,利用重建后的相关值矢量进行系数向量的求解,根据得到的系数向量矩阵中最大幅值对应的索引值求解导航信号DOA参数的初始估计值。
在其中一个实施例中,根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值,包括:
根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值为
Figure 871898DEST_PATH_IMAGE022
Figure 145884DEST_PATH_IMAGE023
其中,
Figure 464870DEST_PATH_IMAGE024
表示当前时刻观测的DOA值,
Figure 632546DEST_PATH_IMAGE025
Figure 113206DEST_PATH_IMAGE026
表示DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,
Figure 671227DEST_PATH_IMAGE027
表示归一化空域相关函数,N表示阵列天线的阵元个数,
Figure 731586DEST_PATH_IMAGE028
表示共轭转置运算,
Figure 691452DEST_PATH_IMAGE029
表示偏移量。
在其中一个实施例中,根据相关值构建角度误差鉴别器,包括:
根据相关值构建角度误差鉴别器为
Figure 670910DEST_PATH_IMAGE030
,其中,
Figure 716226DEST_PATH_IMAGE031
表示鉴别器函数。
在其中一个实施例中,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数,包括:
根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数为
Figure 580277DEST_PATH_IMAGE032
其中,
Figure 129070DEST_PATH_IMAGE033
表示环路增益,
Figure 810587DEST_PATH_IMAGE034
表示环路滤波器。
在其中一个实施例中,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,包括:
利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量为
Figure 343199DEST_PATH_IMAGE035
在其中一个实施例中,对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号,包括:
对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号为
Figure 745362DEST_PATH_IMAGE036
,其中,x表示数字基带阵列信号。
上述基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法,通过将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号,实现干扰抑制,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行计算,得到相关累加值矢量,可以显著提高信号比,从而根据角跟踪环路方法和相关累加值矢量进行导航信号DOA参数估计,在导航信号入射方向未知条件下通过利用角跟踪环路实现DOA估计,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,实现干扰抑制的同时增强导航信号的目的。另一方面,利用角锁定环路实现对GNSS信号入射信号的DOA参数进行稳定跟踪,具有方法实现简单、跟踪精度高的优势,相比传统DOA估计方法,显著降低了GNSS接收机的计算复杂度和动态适应能力。
附图说明
图1为一个实施例中一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法的流程示意图;
图2为一个实施例中一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法,包括以下步骤:
步骤102,获取GNSS天线阵接收机接收的阵列天线接收信号;将阵列天线接收信号经过射频前端处理,得到数字中频阵列信号,对数字中频阵列信号进行数字下变频,得到数字基带阵列信号。
步骤104,获取数字基带阵列信号的阵列协方差矩阵进行矩阵变换,并对阵列协方差矩阵进行矩阵变换,得到逆矩阵;将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号。
如图2所示,数字基带阵列信号的阵列协方差矩阵为
Figure 148661DEST_PATH_IMAGE037
,进一步求解协方差矩阵的逆矩阵为
Figure 673184DEST_PATH_IMAGE038
,其中,
Figure 755409DEST_PATH_IMAGE039
表示矩阵求逆操作。将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理实现干扰抑制。干扰抑制后的数字基带信号可以表示为
Figure 758000DEST_PATH_IMAGE040
步骤106,构造本地复制伪码信号,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量。
将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行计算,得到相关累加值矢量,可以显著提高信号比。进一步实现在导航信号入射方向未知条件下通过利用角跟踪环路实现DOA估计。
步骤108,利用角跟踪环路方法对相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,根据导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号。
根据角跟踪环路方法和相关累加值矢量进行导航信号DOA参数估计,DOA参数估计分为初始粗估计和精跟踪两个部分,当接收机首次接收到某颗卫星信号时,该卫星导航信号的DOA参数未知,需要进行初始粗估计,保证后续的精跟踪处于有效的牵引范围,精跟踪采用低复杂度的角锁定环路实现,利用阵列天线的空域相关性,通过构造当前观测DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,分别计算两个参考导向矢量与当前观测DOA对应的导向矢量的相关值,并利用鉴别器计算估计误差,修正下一时刻的DOA参数的估计值。通过环路的反馈迭代,实现对导航信号入射方向的DOA估计。利用角度跟踪环路完成对导航信号DOA参数的实时跟踪,实现对DOA参数的准确估计,相比传统方法,显著降低了实现复杂度。利用DOA参数估计值构造阵列权矢量,能够在导航信号入射方向未知条件下,实现干扰抑制和导航信号增强的目的。对阵列加权输出信号进行跟踪处理,得到实时的码相位,根据码相位计算得到实时本地复制伪码信号。
将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与实时本地复制伪码信号进行计算,得到相关累加值矢量,根据角跟踪环路方法和相关累加值矢量进行导航信号DOA参数估计,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,实现干扰抑制的同时增强导航信号的目的。
上述基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法中,通过将逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号,实现干扰抑制,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行计算,得到相关累加值矢量,可以显著提高信号比,从而根据角跟踪环路方法和相关累加值矢量进行导航信号DOA参数估计,在导航信号入射方向未知条件下通过利用角跟踪环路实现DOA估计。利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对阵列权矢量进行加权处理,实现干扰抑制的同时增强导航信号的目的。另一方面,利用角锁定环路实现对GNSS信号入射信号的DOA参数进行稳定跟踪,具有方法实现简单、跟踪精度高的优势,相比传统DOA估计方法,显著降低了GNSS接收机的计算复杂度和动态适应能力。
在其中一个实施例中,数字基带阵列信号为
Figure 484648DEST_PATH_IMAGE041
其中,
Figure 180071DEST_PATH_IMAGE042
Figure 156117DEST_PATH_IMAGE043
表示第n个阵元对应的基带数字信号,
Figure 24716DEST_PATH_IMAGE044
表示基带GNSS信号,
Figure 933767DEST_PATH_IMAGE045
表示GNSS信号传输时延,
Figure 472195DEST_PATH_IMAGE046
表示噪声矢量,
Figure 466696DEST_PATH_IMAGE047
表示均匀线阵的阵列导向矢量,
Figure 873407DEST_PATH_IMAGE048
表示GNSS信号入射方向角,
Figure 636963DEST_PATH_IMAGE049
表示信号波长,
Figure 346293DEST_PATH_IMAGE050
表示阵元间距,Q表示干扰个数,
Figure 828090DEST_PATH_IMAGE051
表示第q个干扰信号入射方向角。
在具体实施例中,对数字中频阵列信号进行数字下变频,得到数字基带阵列信号为现有技术,在本申请中不做过多赘述。
在其中一个实施例中,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量,包括:
将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量为
Figure 710596DEST_PATH_IMAGE052
其中,
Figure 390976DEST_PATH_IMAGE053
表示逆矩阵,
Figure 599103DEST_PATH_IMAGE054
表示本地复制伪码信号,
Figure 240300DEST_PATH_IMAGE055
,
Figure 926496DEST_PATH_IMAGE056
Figure 726962DEST_PATH_IMAGE057
分别表示伪码时延、多普勒频率和载波相位估计值,
Figure 840412DEST_PATH_IMAGE058
表示干扰抑制后的数字基带信号,
Figure 765642DEST_PATH_IMAGE059
表示卫星导航信号相关累加值,
Figure 193213DEST_PATH_IMAGE060
表示码相位估计误差,
Figure 785868DEST_PATH_IMAGE061
表示相关累加后的噪声分量。
在其中一个实施例中,利用角跟踪环路方法对相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,包括:
利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值;
构造当前时刻观测的DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值;
根据相关值构建角度误差鉴别器,利用角度误差鉴别器进行误差估计,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数。
在具体实施例中,当接收机首次接收到某颗卫星信号时,该卫星导航信号的DOA参数未知,需要进行初始粗估计,保证后续的精跟踪处于有效的牵引范围。初始DOA粗估计采用稀疏恢复方法,满足快速、实时、无模糊的目的。对于均匀线阵,可以将入射角搜索范围[-90°,90°]划分为M个单元,每个单元的步长为
Figure 398115DEST_PATH_IMAGE062
,对每个方向单元分别构造阵列导向矢量,所有方向的导向矢量构造阵列冗余矩阵
Figure 76221DEST_PATH_IMAGE063
其中,
Figure 41903DEST_PATH_IMAGE064
Figure 223485DEST_PATH_IMAGE065
Figure 944317DEST_PATH_IMAGE066
相关值矢量可以通过冗余矩阵进行重建为
Figure 172036DEST_PATH_IMAGE067
其中,
Figure 3726DEST_PATH_IMAGE068
表示系数向量,
Figure 243077DEST_PATH_IMAGE069
中的非零元表示导航信号对应的入射方向。
通过求解下式完成对系数向量的求解
Figure 134810DEST_PATH_IMAGE070
其中,
Figure 521929DEST_PATH_IMAGE071
为噪声标准差,
Figure 954047DEST_PATH_IMAGE072
表示计算
Figure 375801DEST_PATH_IMAGE073
泛数。根据系数矩阵中最大幅值对应的索引值求解角度估计值
Figure 376118DEST_PATH_IMAGE074
在其中一个实施例中,利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值,包括:
将当前阵列天线接收信号的入射角搜索范围划分为多个方向单元,对每个方向单元分别构造阵列导向矢量,利用所有阵列导向矢量构建冗余矩阵;
根据冗余矩阵进行相关值矢量重建,利用重建后的相关值矢量进行系数向量的求解,根据得到的系数向量矩阵中最大幅值对应的索引值求解导航信号DOA参数的初始估计值。
在具体实施例中,根据得到的系数向量矩阵中最大幅值对应的索引值求解导航信号DOA参数的初始估计值属于现有技术,在本申请中不做过多的赘述。
在其中一个实施例中,根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值,包括:
根据参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值为
Figure 250533DEST_PATH_IMAGE075
Figure 424026DEST_PATH_IMAGE076
其中,
Figure 762603DEST_PATH_IMAGE077
表示当前时刻观测的DOA值,
Figure 996138DEST_PATH_IMAGE078
Figure 92270DEST_PATH_IMAGE079
表示DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,
Figure 741557DEST_PATH_IMAGE080
表示归一化空域相关函数,N表示阵列天线的阵元个数,
Figure 137904DEST_PATH_IMAGE081
表示共轭转置运算,
Figure 604657DEST_PATH_IMAGE082
表示偏移量。
在具体实施例中,
Figure 188085DEST_PATH_IMAGE083
表示归一化空域相关函数,定义为
Figure 703380DEST_PATH_IMAGE084
当无干扰时,
Figure 891916DEST_PATH_IMAGE085
,则
Figure 467254DEST_PATH_IMAGE086
在其中一个实施例中,根据相关值构建角度误差鉴别器,包括:
根据相关值构建角度误差鉴别器为
Figure 865874DEST_PATH_IMAGE087
,其中,
Figure 919281DEST_PATH_IMAGE088
表示鉴别器函数。
在具体实施例中,
Figure 24640DEST_PATH_IMAGE089
表示鉴别器函数,常用的鉴别器有相干鉴别器和非相干鉴别器两种,其鉴别函数可以分别表示为
Figure 708562DEST_PATH_IMAGE090
Figure 266583DEST_PATH_IMAGE091
其中,
Figure 123680DEST_PATH_IMAGE092
表示取实部。
在其中一个实施例中,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数,包括:
根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数为
Figure 145863DEST_PATH_IMAGE093
其中,
Figure 63003DEST_PATH_IMAGE094
表示环路增益,
Figure 311582DEST_PATH_IMAGE095
表示环路滤波器。
在具体实施例中,角度鉴别器输出误差经过环路滤波后送到波束形成器,更新下一时刻的DOA参数值,则第
Figure 972370DEST_PATH_IMAGE096
时刻的DOA估计值为
Figure 521163DEST_PATH_IMAGE097
如果
Figure 937101DEST_PATH_IMAGE098
,则
Figure 469714DEST_PATH_IMAGE099
,下一时刻的DOA估计值会增大,反之,则下一个时刻的DOA参数会减小。通过不断迭代即可实现对DOA参数的精确估计。
在其中一个实施例中,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,包括:
利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量为
Figure 606297DEST_PATH_IMAGE100
在其中一个实施例中,对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号,包括:
对阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号为
Figure 275176DEST_PATH_IMAGE101
,其中,x表示数字基带阵列信号。
在具体实施例中,对阵列加权输出导航信号进行伪码跟踪和载波相位跟踪处理,实现对GNSS信号伪码相位和载波相位的准确估计。
应该理解的是,虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于角跟踪环路的GNSS天线阵接收机盲波束形成方法,其特征在于,所述方法包括:
获取GNSS天线阵接收机接收的阵列天线接收信号;
将所述阵列天线接收信号经过射频前端处理,得到数字中频阵列信号,对所述数字中频阵列信号进行数字下变频,得到数字基带阵列信号;
获取所述数字基带阵列信号的阵列协方差矩阵进行矩阵变换,并对阵列协方差矩阵进行矩阵变换,得到逆矩阵;
将所述逆矩阵与数字基带阵列信号进行相乘处理,得到干扰抑制后的数字基带信号;
构造本地复制伪码信号,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与所述本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量;
利用角跟踪环路方法对所述相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,根据所述导航信号DOA参数构造阵列权矢量,对所述阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述数字基带阵列信号为
Figure 821133DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 472694DEST_PATH_IMAGE002
Figure 49169DEST_PATH_IMAGE003
表示第n个阵元对应的基带数字信号,
Figure 444378DEST_PATH_IMAGE004
表示基带GNSS信号,
Figure 993171DEST_PATH_IMAGE005
表示GNSS信号传输时延,
Figure 612371DEST_PATH_IMAGE006
表示噪声矢量,
Figure 613825DEST_PATH_IMAGE007
表示均匀线阵的阵列导向矢量,
Figure 609463DEST_PATH_IMAGE008
表示GNSS信号的入射方向角,
Figure 12763DEST_PATH_IMAGE009
表示信号波长,
Figure 6127DEST_PATH_IMAGE010
表示阵元间距,Q表示干扰个数,
Figure 557194DEST_PATH_IMAGE011
表示第q个干扰信号入射方向角。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与所述本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量,包括:
将每个阵元对应的干扰抑制后的数字基带信号与所述本地复制伪码信号进行相关累加运算,得到相关累加值矢量为
Figure 28626DEST_PATH_IMAGE012
其中,
Figure 348749DEST_PATH_IMAGE013
表示逆矩阵,
Figure 778593DEST_PATH_IMAGE014
表示本地复制伪码信号,
Figure 754640DEST_PATH_IMAGE015
,
Figure 826501DEST_PATH_IMAGE016
Figure 204393DEST_PATH_IMAGE017
分别表示伪码时延、多普勒频率和载波相位估计值,
Figure 539559DEST_PATH_IMAGE018
表示干扰抑制后的数字基带信号,
Figure 65218DEST_PATH_IMAGE019
表示卫星导航信号相关累加值,
Figure 878453DEST_PATH_IMAGE020
表示码相位估计误差,
Figure 173169DEST_PATH_IMAGE021
表示相关累加后的噪声分量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,利用角跟踪环路方法对所述相关累加值矢量进行跟踪处理,得到导航信号DOA参数,包括:
利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值;
构造当前时刻观测的DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,根据所述参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值;
根据所述相关值构建角度误差鉴别器,利用所述角度误差鉴别器进行误差估计,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,利用稀疏恢复方法进行当前时刻导航信号DOA参数的初始估计,得到导航信号DOA参数的初始估计值,包括:
将当前阵列天线接收信号的入射角搜索范围划分为多个方向单元,对每个方向单元分别构造阵列导向矢量,利用所有阵列导向矢量构建冗余矩阵;
根据所述冗余矩阵进行相关值矢量重建,利用重建后的相关值矢量进行系数向量的求解,根据得到的系数向量矩阵中最大幅值对应的索引值求解导航信号DOA参数的初始估计值。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,根据所述参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值,包括:
根据所述参考导向矢量和当前时刻的相关累加矢量进行相关,得到相关值为
Figure 679236DEST_PATH_IMAGE022
Figure 629875DEST_PATH_IMAGE023
其中,
Figure 309118DEST_PATH_IMAGE024
表示当前时刻观测的DOA值,
Figure 396022DEST_PATH_IMAGE025
Figure 135308DEST_PATH_IMAGE026
表示DOA值两侧对称位置的参考导向矢量,
Figure 307664DEST_PATH_IMAGE027
表示归一化空域相关函数,N表示阵列天线的阵元个数,
Figure 728281DEST_PATH_IMAGE028
表示共轭转置运算,
Figure 997588DEST_PATH_IMAGE029
表示偏移量。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述相关值构建角度误差鉴别器,包括:
根据所述相关值构建角度误差鉴别器为
Figure 845458DEST_PATH_IMAGE030
,其中,
Figure 567427DEST_PATH_IMAGE031
表示鉴别器函数。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数,包括:
根据估计得到的误差对初始估计值进行修正,得到下一时刻的导航信号DOA参数为
Figure 791735DEST_PATH_IMAGE032
其中,
Figure 587652DEST_PATH_IMAGE033
表示环路增益,
Figure 668741DEST_PATH_IMAGE034
表示环路滤波器。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量,包括:
利用得到的导航信号DOA参数构造阵列权矢量为
Figure 815688DEST_PATH_IMAGE035
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,对所述阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号,包括:
对所述阵列权矢量进行加权处理,得到阵列加权输出信号为
Figure 640425DEST_PATH_IMAGE036
,其中,x表示数字基带阵列信号。
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