一种同频信号的空间分离方法与流程

本发明涉及空间信号处理，尤其是涉及一种同频信号的空间分离方法。

背景技术：

1、在复杂电磁环境中，有时需要将空间不同来向的信号分离出来，而这些不同来向的信号频率可能是相同的；如全球卫星导航系统中，多颗卫星发射的信号频率都是相同的，需要对每颗卫星发送的信号分别设置延迟和多普勒偏移量，才能得到设定目标点的导航信号，这就需要对接收到的同频信号进行空间分离；

2、现有技术中对同频信号进行空间分离，主要有两种方法；第一种方法是利用多个定向天线，如抛物面天线或阵列天线，通过调整天线姿态使天线主波束对准待分离的卫星；第二种方法是采用多线性约束的阵列信号处理方法，使阵列天线形成指向待分离卫星的波束，同时在其它卫星信号来向形成“零陷”；但第一种方法所需的定向天线数目多，系统复杂，体积大，成本高；第二种方法虽然系统复杂度大幅度降低，但计算复杂度高，计算时间长，难以形成工程化的产品；上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的问题；

3、中国专利(公告号cn109425875a)公开了一种卫星信号分离处理装置和方法，该专利包括：天线阵列，以及处理器，其中，天线阵列包括多个阵元，所述处理器调整所述多个阵元的合成方向图的形状，在待分离卫星信号的来向形成指向增益同时在其他卫星信号来向形成衰减，从而将待分离卫星信号分离出来；该专利同样用于卫星信号分离处理，但其采用的方法即是多线性约束的阵列信号处理方法，计算复杂度高，计算时间长，难以工程应用。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种同频信号的空间分离方法；

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种同频信号的空间分离方法，通过m阵元的阵列天线接收空间中不同来向的同频卫星信号，包含以下步骤：

4、s1、获取卫星的俯仰角和方位角；

5、s2、计算卫星信号来向的导向矢量；

6、s3、在除需指向的卫星信号外的其它卫星来向注入干扰信号,得到新的输入信号x＇；设有l个不同来向的卫星信号si(t)，其波达方向为θi,i＝1,…l，θi；期望信号的波达方向为θd，a(θ)为波达方向为θ的卫星信号的导向矢量，对阵列接收信号注入干扰可表示为：

7、

8、其中ji(t)为在波达方向θi方向注入的干扰信号；

9、s4、对新的输入信号应用自适应波束形成算法，得到在待分离信号来向形成指向增益，在其它信号来向形成“零陷”的合成方向图，从而将同频信号分离出来；基于自适应波束形成算法计算最优权值：

10、

11、其中r为注入干扰后的输入信号x(t)的协方差矩阵，a(θd)为阵列在待分离信号来向的导向矢量，其加权输出：y(t)＝whx(t)即为得到的分离信号。

12、优选的，对于m阵元的阵列天线，最多可同时分离出m-1个同频信号，阵元数目不小于待分离的同频信号个数。

13、优选的，步骤s3中注入的干扰信号可以是宽带干扰、窄带干扰、扫频干扰、脉冲干扰或连续波干扰中的一种或多种组合。

14、优选的，步骤s3中对信号来向注入的干扰设为相同类型和相同大小。

15、优选的，步骤s4中指向待分离卫星以外的卫星来向的“零陷”深度不小于30db。

16、优选的，采用m*n的矩形平面阵列天线，则步骤s2在计算卫星信号来向的导向矢量时，设相邻天线间距为d，空间信号的俯仰角为θ，方位角为φ，其导向矢量x向距离差为dcosθcosφ，相位差为2π/λdcosθcosφ；y向距离差为dcosθsinφ，相位差为2π/λdcosθsinφ；则有：

17、

18、

19、通常取d＝λ/2，则：

20、ax＝[1,ejπcos(θ)cos(φ)，…，ejπ(m-1)cos(θ)cos(φ)]t

21、ay＝[1,ejπcos(θ)sin(φ)，…，ejπ(n-1)cos(θ)sin(φ)]t

22、计算即可得到信号来向俯仰角为θ，方位角为φ的信号的导向矢量。

23、由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

24、本发明公开的一种同频信号的空间分离方法，能够用于卫星导航系统中对不同方向的卫星信号进行分离，也可以用于其它无线通信系统中，只要可以获取信号的来向，即可实现同频信号的空间分离；解决了传统的同频信号空间分离方法利用多个定向天线而导致的系统复杂、体积大、成本高的问题；避免了采用多线性约束的阵列信号处理方法计算复杂度高的问题，大幅度缩短了计算时间，能够由传统的抗压制干扰算法经简单修改实现，方便易实施；

技术特征：

1.一种同频信号的空间分离方法，通过m阵元的阵列天线接收空间中不同来向的同频卫星信号，其特征是：包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的同频信号的空间分离方法，其特征是：对于m阵元的阵列天线，最多可同时分离出m-1个同频信号，阵元数目不小于待分离的同频信号个数。

3.如权利要求1所述的同频信号的空间分离方法，其特征是：步骤s3中注入的干扰信号可以是宽带干扰、窄带干扰、扫频干扰、脉冲干扰或连续波干扰中的一种或多种组合。

4.如权利要求1或3所述的同频信号的空间分离方法，其特征是：步骤s3中对信号来向注入的干扰设为相同类型和相同大小。

5.如权利要求1所述的同频信号的空间分离方法，其特征是：步骤s4中指向待分离卫星以外的卫星来向的“零陷”深度不小于30db。

6.如权利要求1所述的同频信号的空间分离方法，其特征是：采用m*n的矩形平面阵列天线，则步骤s2在计算卫星信号来向的导向矢量时，设相邻天线间距为d，空间信号的俯仰角为θ，方位角为φ，其导向矢量x向距离差为dcosθcosφ，相位差为2π/λdcosθcosφ；y向距离差为dcosθsinφ，相位差为2π/λdcosθsinφ；则有：

技术总结
一种同频信号的空间分离方法，包含以下步骤：S1、获取卫星的俯仰角和方位角；S2、计算卫星信号来向的导向矢量；S3、在除需指向的卫星信号外的其它卫星来向注入干扰信号,得到新的输入信号X＇；S4、对新的输入信号应用自适应波束形成算法，得到在待分离信号来向形成指向增益，在其它信号来向形成“零陷”的合成方向图，从而将同频信号分离出来；本发明解决了传统的同频信号空间分离方法利用多个定向天线而导致的系统复杂、体积大、成本高的问题；避免了采用多线性约束的阵列信号处理方法计算复杂度高的问题，大幅度缩短了计算时间，能够由传统的抗压制干扰算法经简单修改实现，方便易实施。

技术研发人员：齐志强,赵学伟,柴俊栓,杨海涛,尹勇,常树龙,王俊才,闫伟存
受保护的技术使用者：中国空空导弹研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15