一种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星通信的抗干扰技术算法的新应用，属于无线通信领域。
【背景技术】
[0002] 随着空中活动的越来越频繁，空中飞行物体除了需要接收导航卫星的数据，接受 卫星导航服务之外，还需要进行卫星通信。但是，卫星通信系统由于卫星信号功率很低（最 低-133dBm)，面临着复杂恶劣道环境，易受到多种形式的有意或无意干扰，导致接收机通信 性能下降，甚至无法正常工作。实验证明，ERP(Effective Radiated Power,有效福射功率） 小于1W的干扰机就足以干扰距离25km处的目标。利用地面平台，可以完成对信号的截获、 分析，载频、码速、码型等参数的测量工作，同时还可以对接收机实施干扰。陆基或者舰载干 扰机可以采用空间功率合成技术汇聚足够的干扰功率，组成强干扰压制，使前沿作战武器 装备不能正确进行卫星通信。对超低空飞行的飞行器，在200km的空域内，干扰机可以利用 直升机、专用电子对抗飞机、无人机、系留气球等实施升空干扰，以保证干扰信号能够进入 接收机的天线。另外，当超出一定的距离后，普通的机载升空方式干扰已无能为力，但接收 机容易受到星载平台实施的干扰。所以，综合可以看出，卫星通信系统接收机容易受到其它 多种形式的有意和无意干扰。因此，为了充分发挥卫星通信系统的效能，提升我军电子对抗 的能力，提高卫星导航系统的抗干扰能力意义重大。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提出一种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法，用于解 决高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰问题。
[0004] 本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题：
[0005] -种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一、抗干扰板对中频信号进行4通道AD采样，并进行幅相误差校正，同时得 到噪声的相关矩阵；
[0007] 步骤二、对步骤一得到的相关矩阵进行SVD分解，得到四个奇异值，最大的奇异值 对应为干扰的功率，其他奇异值对应有用信号和噪声的功率；
[0008] 步骤三、将步骤二中得到的功率与本地码做相关来提高信噪比，即将信号和噪声 分别与本地码做相关，通过最大比合并获得最大的信噪比，从而得到最终的天线合并系 数；
[0009] 步骤四、根据天线合并系数得到每个天线阵元的权值，与每个天线信号相乘即得 到合成信号，完成空域抗干扰。
[0010] 本发明的有益效果：
[0011] 本发明能够进一步的在消除干扰的同时保护有用信号功率，同时也能比较容易的 根据干扰强度自适应的进行调整；通过比较可以发现，本发明能在比较低的复杂度下，很鲁 棒的消除干扰，并且同时尽可能小的损失有用信号功率。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法流程图。上述4通道AD 采样是来自四阵元的天线经过四通道的射频下变频的中频。Xljl」xM1的多阵元天线采集的 信号M表示阵元数，1表示时域上是一维，所以本专利是空域抗干扰系统。y(n)是波束合成 后的输出。
[0013] 图2是具体实施的硬件组成。包括FPGA单元，ADC单元，DSP单元，电源模块。
[0014] 图3是抗干扰算法的流程图。首先经过数字的信号幅相误差校正，再送入DSP通 过PCA算法计算相关矩阵得到权矢量，再送入FPGA中与四路信号相乘，然后四路信号分别 与本地码相关计算最大合并系数最终得到天线合并系数。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明作进一步介绍。
[0016] 一种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法，包括以下步骤：
[0017] 步骤一、抗干扰板对中频信号进行4通道AD采样，并进行幅相误差校正；基本的接 收信号公式是AiAjS+A^I+N。其中Y是4*1的接收信号，对应4根天线的接收信号。As 是4*1的有用信号的导向向量，仏是4*1的干扰信号导向向量。S是有用信号。I是干扰信 号。N是4*1的噪声，对应4根天线上的噪声。
[0018] 有用信号的相关矩阵是：RS= E[A s*S*(As*S)' ] = As*E[S*S' ]*AS' = PS*AS*AS'。
[0019] 干扰的相关矩阵：馬=E[A^IMA^I)' ] =P4W
[0020] 噪声的相关矩阵：Rn=E[N*N' ]。一般情况下每个天线的噪声是不相关的，所以Rn 是对角矩阵，分别对应四个天线噪声功率。如果天线的噪声是相关的，那么Rn不再是对角 矩阵，秩可能是4,也可能小于4。但这不影响我们接下来的分析和结论。
[0021] 接收天线的相关矩阵：RY=E[Y*Y' ] =R,+RfIV其中有用信号和干扰的相关矩 阵的秩是1，噪声的相关矩阵的秩是4,接收信号的相关矩阵的秩是4。
[0022] 步骤二、对相关矩阵进行SVD分解后，得到四个奇异值，最大的奇异值对应为干扰 的功率，其他奇异值对应有用信号和噪声的功率；
[0023] 做 SVD 分解：
【主权项】
1. 一种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤一、抗干扰板对中频信号进行4通道AD采样，并进行幅相误差校正，同时得到噪 声的相关矩阵； 步骤二、对步骤一得到的相关矩阵进行SVD分解，得到四个奇异值，最大的奇异值对应 为干扰的功率，其他奇异值对应有用信号和噪声的功率； 步骤H、将步骤二中得到的功率与本地码做相关来提高信噪比，即将信号和噪声分别 与本地码做相关，通过最大比合并获得最大的信噪比，从而得到最终的天线合并系数； 步骤四、根据天线合并系数得到每个天线阵元的权值，与每个天线信号相乘即得到合 成信号，完成空域抗干扰。
【专利摘要】本发明提出一种高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰方法，用于解决高动态运动载体卫星通信的空域抗干扰问题。步骤一、抗干扰板对中频信号进行4通道AD采样，并进行幅相误差校正,同时得到噪声的相关矩阵；步骤二、对步骤一得到的相关矩阵进行SVD分解，得到四个奇异值，最大的奇异值对应为干扰的功率，其他奇异值对应有用信号和噪声的功率；步骤三、将步骤二中得到的功率与本地码做相关来提高信噪比，即将信号和噪声分别与本地码做相关，通过最大比合并获得最大的信噪比，从而得到最终的天线合并系数；步骤四、根据天线合并系数得到每个天线阵元的权值，与每个天线信号相乘即得到合成信号，完成空域抗干扰。
【IPC分类】G01S19-21, H04B1-10, H04B7-185
【公开号】CN104682977
【申请号】CN201410842785
【发明人】单立超, 郭振宗, 吕倩, 关晓磊, 吕学治
【申请人】北京航天科工世纪卫星科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月30日