一种卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法

本技术涉及导航信号抗干扰，特别是涉及一种卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法。

背景技术：

1、卫星导航增强系统是近年来卫星导航系统建设的热点问题，通过提升信号的落地功率来增强抗干扰和高精度的性能。目前，国内外正以迅猛的态势开展低轨导航系统的测试论证和发射布局工作，未来将形成多个低轨导航增强星座的新局面。在传统信号场景下，信号功率远弱于噪声和干扰。低轨导航增强系统通常能够提升导航信号10db~30db的落地电平。当信号功率增强后，卫星导航接收机自适应抗干扰算法可能会将增强后的信号识别为干扰并进行抑制。传统抗干扰方式无法满足卫星导航增强的实际需求。时域抗干扰是卫星导航系统用户端和空间段接收机的常用抗干扰算法，可用于窄带干扰抑制，具有实现简单、计算复杂度低等优势。卫星导航功率增强对时域抗干扰的研究主要体现在传统时域抗干扰在导航增强环境下的不适用，可适用于传统信号场景和卫星导航增强环境的高性能时域抗干扰方法研究较少。

2、在卫星导航功率增强背景和无干扰条件下，时域抗干扰会将功率增强后的导航信号识别为干扰并进行抑制，造成无干扰时段内的信号损耗。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高导航抗干扰精度的卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法。

2、一种卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法，所述方法包括：

3、获取卫星导航接收机数字下变频后输出的导航信号、干扰和噪声；根据导航信号、干扰和噪声叠加计算得到抗干扰前基带信号；利用抗干扰前基带信号构建滤波器的抽头输入矩阵，根据抽头输入矩阵和滤波器权向量计算得到时域滤波器抗干扰后的输出信号；

4、利用输出信号和导航信号设计时域自适应抗干扰迭代式，根据卫星导航功率增强背景下的导航信号功率与干扰功率和噪声功率的大小关系对时域自适应抗干扰迭代式进行化简，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰迭代式；

5、计算卫星导航功率增强背景下的抗干扰均方误差，对抗干扰均方误差进行分析，以降低总抽头输入功率为前提对抗干扰滤波器的线性结构进行约束并利用预先构建的补零矩阵对滤波器权向量两侧补零后与时域自适应抗干扰方法迭代公式进行点乘计算，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰后的输出信号。

6、在其中一个实施例中，根据导航信号、干扰和噪声叠加计算得到抗干扰前基带信号,包括：

7、根据导航信号、干扰和噪声叠加计算得到抗干扰前基带信号为

8、；

9、其中，、和分别为导航信号、干扰和噪声，表示输入数据的序号。

10、在其中一个实施例中，利用抗干扰前基带信号构建滤波器的抽头输入矩阵，包括：

11、利用抗干扰前基带信号构建滤波器的抽头输入矩阵为

12、；

13、其中， n表示滤波器的长。

14、在其中一个实施例中，根据抽头输入矩阵和滤波器权向量计算得到时域滤波器抗干扰后的输出信号，包括：

15、根据抽头输入矩阵和滤波器权向量计算得到时域滤波器抗干扰后的输出信号为

16、；

17、其中，表示抽头输入矩阵，表示滤波器权向量，表示滤波器的长，表示滤波器系数的序号，表示第个输入数据，表示第k个滤波器系数。

18、在其中一个实施例中，根据输出信号和导航信号设计滤波器权向量迭代式，包括：

19、根据输出信号和导航信号设计滤波器权向量迭代式为

20、；

21、其中，表示滤波器权向量，表示迭代次数，表示自适应收敛步长，表示抗干扰前基带信号，表示导航信号，表示输出信号，表示输出信号与期望信号之间的误差信号，上标表示取共轭。

22、在其中一个实施例中，根据卫星导航功率增强背景下的导航信号功率与干扰功率和噪声功率的大小关系对时域自适应抗干扰迭代式进行化简，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰迭代式，包括：

23、导航增强背景下有干扰时，导航信号远小于干扰功率，对自适应算法迭代效果的影响可以忽略，故时域自适应抗干扰迭代式在有干扰条件下简化为

24、；

25、导航增强背景下无干扰时，导航信号功率高于甚至远大于噪声功率，可以用输入信号等效期望信号，故时域自适应抗干扰迭代式在无干扰条件下简化为：

26、；

27、抗干扰滤波器系数通常存在8bit及以上的量化位宽，因此远小于，故时域自适应抗干扰迭代式在无干扰条件下简化为

28、；

29、综合得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法迭代公式为

30、；

31、其中，表示滤波器权向量，表示迭代次数，表示自适应收敛步长，表示抗干扰前基带信号，表示输出信号，上标表示取共轭。

32、在其中一个实施例中，计算卫星导航功率增强背景下的抗干扰均方误差，包括：

33、计算卫星导航功率增强背景下的抗干扰均方误差为

34、；

35、其中，表示自适应收敛步长，为总的抽头输入功率，表示lms算法额外均方误差稳态值，表示最小均方误差。

36、在其中一个实施例中，对抗干扰均方误差进行分析，以降低总抽头输入功率为前提对抗干扰滤波器的线性结构进行约束并利用预先构建的补零矩阵对滤波器权向量两侧补零后与时域自适应抗干扰方法迭代公式进行点乘计算，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰后的输出信号，包括：

37、对抗干扰均方误差进行分析，当导航信号增强后，抗干扰均方误差增大，需要降低总抽头输入功率，故对抗干扰滤波器的线性结构进行约束，得到约束结果为

38、；

39、其中，表示第个滤波器系数，表示第个滤波器系数，上标表示取共轭，为量化位宽，表示最大量化值。

40、在其中一个实施例中，总抽头输入功率为

41、；

42、其中，表示补零矩阵中的第个元素， n表示滤波器的长，表示第个输入数据，表示第个滤波器系数。

43、在其中一个实施例中，补零矩阵为

44、；

45、其中，表示补零矩阵中的元素， n表示滤波器的长。

46、在其中一个实施例中，利用预先构建的补零矩阵对滤波器权向量两侧补零后与时域自适应抗干扰方法迭代公式进行点乘计算，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰后的输出信号为

47、；

48、；

49、其中，表示抽头输入矩阵，表示时域自适应抗干扰方法迭代公式，表示补零矩阵，表示滤波器系数的序号， n表示滤波器的长，表示补零矩阵中的元素，表示滤波器系数。

50、上述一种卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰方法，首先利用输出信号和导航信号设计时域自适应抗干扰迭代式，根据卫星导航功率增强背景下的导航信号功率与干扰功率和噪声功率的大小关系对时域自适应抗干扰迭代式进行化简，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰迭代式，通过考虑卫星导航功率增强背景下导航信号功率与干扰功率和噪声功率的大小关系来设计时域自适应抗干扰方法迭代公式可以使得导航功率增强背景下导航信号的抗干扰性能能够自适应当前时域的变化，进一步提高导航抗干扰的精度，计算卫星导航功率增强背景下的抗干扰均方误差，对抗干扰均方误差进行分析，以降低总抽头输入功率为前提对抗干扰滤波器的线性结构进行约束并利用预先构建的补零矩阵对滤波器权向量两侧补零后与时域自适应抗干扰方法迭代公式进行点乘计算，得到卫星导航功率增强背景下的时域自适应抗干扰后的输出信号，通过对滤波器权向量两侧补零来降低导航信号增强后的实际总抽头输入功率进而降低了抗干扰均方误差，提高了抗干扰输出信号的精度，导航增强背景下导航信号损耗大幅减小，与现有卫星导航时域抗干扰方案相比，可以适应于卫星导航增强，有干扰的场景。与现有抗干扰方法相比，算法适应场景多，导航增强背景下导航信号损耗大幅减小，解决了卫星导航增强背景下传统时域抗干扰将导航信号识别为干扰并抑制的问题。