一种基于子空间投影的导航接收机欺骗式干扰消除方法

摘要

一种基于子空间投影的导航接收机欺骗式干扰消除方法，涉及导航接收机抗干扰技术。本发明的目的是利用单天线即可有效的对欺骗式干扰进行抑制，同时不降低可用卫星的数量。确定未被欺骗的M₁个授权卫星信号以及M₃个欺骗式干扰信号；对已经完成接收的欺骗式干扰信号的载波频率信息、扩频码信息和导航电文信息进行复现；利用观测到的欺骗式干扰信号的参数信息对欺骗式干扰信号矩阵进行重建；利用得到的欺骗式干扰信号矩阵构建欺骗式干扰信号子空间的投影矩阵；计算欺骗式干扰子空间的补空间；将接收的中频信号在补空间上进行投影，即完成干扰抑制运算。本发明能确保导航接收机在授权卫星信号与欺骗式干扰信号并存时能够正常对授权信号进行接收。

主权项

一种基于子空间投影的导航接收机欺骗式干扰消除方法，定义导航接收机接收到的信号经过下变频后得到的中频信号为r_IF，包含M₁个未被欺骗的授权卫星信号、M₂个被欺骗的授权卫星信号和M₃个欺骗式干扰信号，其中有M₂≤M₃，n₀为高斯白噪声；$r_{\mathrm{IF}}=\underset{j=1}{\overset{M_1}{\Sigma }}{r}_{\mathrm{real}1}^j+\underset{j=1}{\overset{M_2}{\Sigma }}{r}_{\mathrm{real}2}^j+\underset{j=1}{\overset{M_3}{\Sigma }}{r}_{\mathrm{spoof}}^i+n_0---\left(1\right)$M₃个欺骗式干扰信号对M₁个未被欺骗的授权卫星信号的解算结果产生影响，将这M₃个欺骗式干扰信号消除，其特征在于，欺骗式干扰信号的消除过程为：步骤一、导航接收机开机对信号进行接收，同时对欺骗式干扰信号进行检测，确定未被欺骗的M₁个授权卫星信号；确定M₃个欺骗式干扰信号；步骤二、对已经完成接收的欺骗式干扰信号的载波频率信息扩频码信息和导航电文信息进行复现；而这三种参数可在欺骗式干扰信号的观测通道的载波跟踪环和码跟踪环得到；步骤三、利用观测到的欺骗式干扰信号的参数信息对欺骗式干扰信号矩阵进行重建，假设每次运算的数据长度为K，则欺骗式干扰信号矩阵按下面的公式进行重建：$S={[S_1,S_2,...,S_{M_3}]}_{K\times M_3}$$S_j={\left[\begin{array}{c}{d}_{\mathrm{spoof}}^j\left(t_1\right)C_{\mathrm{spoof}}^j\left(t_1\right)e^{j\left(2\pi f_{\mathrm{spoof}}^j{t}_1\right)}\\ .\\ .\\ .\\ d_{\mathrm{spoof}}^j\left(t_K\right)C_{\mathrm{spoof}}^j\left(t_K\right)e^{j\left(2\pi f_{\mathrm{spoof}}^j{t}_K\right)}\end{array}\right]}_{K\times 1}---\left(2\right)$式中参数含义如步骤二所示，t_i代表第i个采样时刻；步骤四、利用得到的欺骗式干扰信号矩阵按照公式(3)构建欺骗式干扰信号子空间的投影矩阵：H_spoof＝S(S^HS)^‑1S^H    (3)式中，S^H是S的共轭转置矩阵；步骤五、计算欺骗式干扰子空间的补空间：H_c＝I‑H_spoof    (4)步骤六、将接收的中频信号在公式(4)得到的补空间上进行投影，即完成干扰抑制运算：r＝(I‑H_spoof)·r_IF    (5)式中，I是单位矩阵；步骤七、M₃个欺骗式干扰信号被消除，剩下的M₂个被欺骗的授权卫星信号变为正常的授权卫星信号；得到的信号r近似为包含M₁+M₂个授权卫星信号和噪声的混合信号，即可对其进行捕获、跟踪、解调和解算。