一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信的抗干擾技術(shù)算法的新應(yīng)用，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著空中活動(dòng)的越來(lái)越頻繁，空中飛行物體除了需要接收導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，接受 衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)之外，還需要進(jìn)行衛(wèi)星通信。但是，衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于衛(wèi)星信號(hào)功率很低（最 低-133dBm)，面臨著復(fù)雜惡劣道環(huán)境，易受到多種形式的有意或無(wú)意干擾，導(dǎo)致接收機(jī)通信 性能下降，甚至無(wú)法正常工作。實(shí)驗(yàn)證明，ERP(Effective Radiated Power,有效福射功率） 小于1W的干擾機(jī)就足以干擾距離25km處的目標(biāo)。利用地面平臺(tái)，可以完成對(duì)信號(hào)的截獲、 分析，載頻、碼速、碼型等參數(shù)的測(cè)量工作，同時(shí)還可以對(duì)接收機(jī)實(shí)施干擾。陸基或者艦載干 擾機(jī)可以采用空間功率合成技術(shù)匯聚足夠的干擾功率，組成強(qiáng)干擾壓制，使前沿作戰(zhàn)武器 裝備不能正確進(jìn)行衛(wèi)星通信。對(duì)超低空飛行的飛行器，在200km的空域內(nèi)，干擾機(jī)可以利用 直升機(jī)、專用電子對(duì)抗飛機(jī)、無(wú)人機(jī)、系留氣球等實(shí)施升空干擾，以保證干擾信號(hào)能夠進(jìn)入 接收機(jī)的天線。另外，當(dāng)超出一定的距離后，普通的機(jī)載升空方式干擾已無(wú)能為力，但接收 機(jī)容易受到星載平臺(tái)實(shí)施的干擾。所以，綜合可以看出，衛(wèi)星通信系統(tǒng)接收機(jī)容易受到其它 多種形式的有意和無(wú)意干擾。因此，為了充分發(fā)揮衛(wèi)星通信系統(tǒng)的效能，提升我軍電子對(duì)抗 的能力，提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法，用于解 決高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：
[0005] -種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、抗干擾板對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行4通道AD采樣，并進(jìn)行幅相誤差校正，同時(shí)得 到噪聲的相關(guān)矩陣；
[0007] 步驟二、對(duì)步驟一得到的相關(guān)矩陣進(jìn)行SVD分解，得到四個(gè)奇異值，最大的奇異值 對(duì)應(yīng)為干擾的功率，其他奇異值對(duì)應(yīng)有用信號(hào)和噪聲的功率；
[0008] 步驟三、將步驟二中得到的功率與本地碼做相關(guān)來(lái)提高信噪比，即將信號(hào)和噪聲 分別與本地碼做相關(guān)，通過(guò)最大比合并獲得最大的信噪比，從而得到最終的天線合并系 數(shù)；
[0009] 步驟四、根據(jù)天線合并系數(shù)得到每個(gè)天線陣元的權(quán)值，與每個(gè)天線信號(hào)相乘即得 到合成信號(hào)，完成空域抗干擾。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：
[0011] 本發(fā)明能夠進(jìn)一步的在消除干擾的同時(shí)保護(hù)有用信號(hào)功率，同時(shí)也能比較容易的 根據(jù)干擾強(qiáng)度自適應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整；通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明能在比較低的復(fù)雜度下，很魯 棒的消除干擾，并且同時(shí)盡可能小的損失有用信號(hào)功率。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法流程圖。上述4通道AD 采樣是來(lái)自四陣元的天線經(jīng)過(guò)四通道的射頻下變頻的中頻。Xljl」xM1的多陣元天線采集的 信號(hào)M表示陣元數(shù)，1表示時(shí)域上是一維，所以本專利是空域抗干擾系統(tǒng)。y(n)是波束合成 后的輸出。
[0013] 圖2是具體實(shí)施的硬件組成。包括FPGA單元，ADC單元，DSP單元，電源模塊。
[0014] 圖3是抗干擾算法的流程圖。首先經(jīng)過(guò)數(shù)字的信號(hào)幅相誤差校正，再送入DSP通 過(guò)PCA算法計(jì)算相關(guān)矩陣得到權(quán)矢量，再送入FPGA中與四路信號(hào)相乘，然后四路信號(hào)分別 與本地碼相關(guān)計(jì)算最大合并系數(shù)最終得到天線合并系數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹。
[0016] 一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟一、抗干擾板對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行4通道AD采樣，并進(jìn)行幅相誤差校正；基本的接 收信號(hào)公式是AiAjS+A^I+N。其中Y是4*1的接收信號(hào)，對(duì)應(yīng)4根天線的接收信號(hào)。As 是4*1的有用信號(hào)的導(dǎo)向向量，仏是4*1的干擾信號(hào)導(dǎo)向向量。S是有用信號(hào)。I是干擾信 號(hào)。N是4*1的噪聲，對(duì)應(yīng)4根天線上的噪聲。
[0018] 有用信號(hào)的相關(guān)矩陣是：RS= E[A s*S*(As*S)' ] = As*E[S*S' ]*AS' = PS*AS*AS'。
[0019] 干擾的相關(guān)矩陣：馬=E[A^IMA^I)' ] =P4W
[0020] 噪聲的相關(guān)矩陣：Rn=E[N*N' ]。一般情況下每個(gè)天線的噪聲是不相關(guān)的，所以Rn 是對(duì)角矩陣，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)天線噪聲功率。如果天線的噪聲是相關(guān)的，那么Rn不再是對(duì)角 矩陣，秩可能是4,也可能小于4。但這不影響我們接下來(lái)的分析和結(jié)論。
[0021] 接收天線的相關(guān)矩陣：RY=E[Y*Y' ] =R,+RfIV其中有用信號(hào)和干擾的相關(guān)矩 陣的秩是1，噪聲的相關(guān)矩陣的秩是4,接收信號(hào)的相關(guān)矩陣的秩是4。
[0022] 步驟二、對(duì)相關(guān)矩陣進(jìn)行SVD分解后，得到四個(gè)奇異值，最大的奇異值對(duì)應(yīng)為干擾 的功率，其他奇異值對(duì)應(yīng)有用信號(hào)和噪聲的功率；
[0023] 做 SVD 分解：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟一、抗干擾板對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行4通道AD采樣，并進(jìn)行幅相誤差校正，同時(shí)得到噪 聲的相關(guān)矩陣； 步驟二、對(duì)步驟一得到的相關(guān)矩陣進(jìn)行SVD分解，得到四個(gè)奇異值，最大的奇異值對(duì)應(yīng) 為干擾的功率，其他奇異值對(duì)應(yīng)有用信號(hào)和噪聲的功率； 步驟H、將步驟二中得到的功率與本地碼做相關(guān)來(lái)提高信噪比，即將信號(hào)和噪聲分別 與本地碼做相關(guān)，通過(guò)最大比合并獲得最大的信噪比，從而得到最終的天線合并系數(shù)； 步驟四、根據(jù)天線合并系數(shù)得到每個(gè)天線陣元的權(quán)值，與每個(gè)天線信號(hào)相乘即得到合 成信號(hào)，完成空域抗干擾。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾方法，用于解決高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)載體衛(wèi)星通信的空域抗干擾問(wèn)題。步驟一、抗干擾板對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行4通道AD采樣，并進(jìn)行幅相誤差校正,同時(shí)得到噪聲的相關(guān)矩陣；步驟二、對(duì)步驟一得到的相關(guān)矩陣進(jìn)行SVD分解，得到四個(gè)奇異值，最大的奇異值對(duì)應(yīng)為干擾的功率，其他奇異值對(duì)應(yīng)有用信號(hào)和噪聲的功率；步驟三、將步驟二中得到的功率與本地碼做相關(guān)來(lái)提高信噪比，即將信號(hào)和噪聲分別與本地碼做相關(guān)，通過(guò)最大比合并獲得最大的信噪比，從而得到最終的天線合并系數(shù)；步驟四、根據(jù)天線合并系數(shù)得到每個(gè)天線陣元的權(quán)值，與每個(gè)天線信號(hào)相乘即得到合成信號(hào)，完成空域抗干擾。
【IPC分類(lèi)】G01S19-21, H04B1-10, H04B7-185
【公開(kāi)號(hào)】CN104682977
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410842785
【發(fā)明人】單立超, 郭振宗, 呂倩, 關(guān)曉磊, 呂學(xué)治
【申請(qǐng)人】北京航天科工世紀(jì)衛(wèi)星科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日