針對導(dǎo)航應(yīng)用中陣列天線導(dǎo)向矢量誤差導(dǎo)致波束合成器性能惡化甚至失效的問題,提出了一種"北斗"信號重構(gòu)的導(dǎo)向矢量實時校正算法。該算法利用重構(gòu)的本地"北斗"參考信號與陣列天線接收信號進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理,然后利用信號子空間與信號正交補(bǔ)空間正交的特性,構(gòu)造代價函數(shù)對各衛(wèi)星方向的陣列導(dǎo)向矢量進(jìn)行校正。仿真結(jié)果表明,經(jīng)過校正的導(dǎo)向矢量相位誤差從-100°～100°降低到-10°～10°范圍內(nèi),幅度誤差從-10～10 dB降低到-4～2 dB范圍內(nèi);另外,導(dǎo)向矢量校正后,衛(wèi)星信號波達(dá)方向估計誤差在0.2°以內(nèi),估計精度大大提高。 

【文章來源】：電訊技術(shù). 2020,60(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

導(dǎo)向矢量校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了驗證算法的性能，本文構(gòu)建了基于Matlab的仿真驗證平臺，平臺的整體框架如圖2所示。仿真平臺包括“北斗”B1頻點陣列信號生成模塊、數(shù)字下變頻模塊、DBF模塊、“北斗”軟件接收機(jī)、本地參考信號重構(gòu)模塊、導(dǎo)向矢量校正模塊以及DOA估計等模塊。仿真平臺給定“北斗”星座圖、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、衛(wèi)星位置速度、用戶位置速度，生成給定信號結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，加入陣列接收、噪聲、量化，并寫入文件。開始進(jìn)行導(dǎo)向矢量校正時，首先讀取數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字下變頻、DBF處理后送入“北斗”軟件接收機(jī)進(jìn)行信號捕獲和跟蹤，得到的載波頻率和碼相位用于重構(gòu)本地參考信號，導(dǎo)向矢量校正模塊最后完成導(dǎo)向矢量校正并保存數(shù)據(jù)用于校正結(jié)果驗證。仿真平臺取陣列天線陣元數(shù)N=7的均勻圓陣，以中心陣元為參考陣元，陣元半徑取“北斗”B1I信號中心頻點對應(yīng)的半波長即r=0.096 m�！氨倍贰敝蓄l數(shù)字信號的頻率為4.092 MHz，采樣頻率為130.944 MHz，生成的“北斗”信號長度為1 ms，噪聲功率譜密度為-203.98 dBW/Hz，噪聲帶寬4.092 MHz;重構(gòu)的“北斗”本地參考信號skr(t)與接收信號X(t)相關(guān)積分時間取500個采樣周期，快拍數(shù)M取200。仿真過程中設(shè)置真實導(dǎo)向矢量為在導(dǎo)向矢量理論值基礎(chǔ)上增加幅相差異，不同衛(wèi)星入射方向幅相差異不同，幅相差異值如圖3所示。

仿真平臺取陣列天線陣元數(shù)N=7的均勻圓陣，以中心陣元為參考陣元，陣元半徑取“北斗”B1I信號中心頻點對應(yīng)的半波長即r=0.096 m�！氨倍贰敝蓄l數(shù)字信號的頻率為4.092 MHz，采樣頻率為130.944 MHz，生成的“北斗”信號長度為1 ms，噪聲功率譜密度為-203.98 dBW/Hz，噪聲帶寬4.092 MHz;重構(gòu)的“北斗”本地參考信號skr(t)與接收信號X(t)相關(guān)積分時間取500個采樣周期，快拍數(shù)M取200。仿真過程中設(shè)置真實導(dǎo)向矢量為在導(dǎo)向矢量理論值基礎(chǔ)上增加幅相差異，不同衛(wèi)星入射方向幅相差異不同，幅相差異值如圖3所示�！氨倍贰毙l(wèi)星分別選擇PRN1和PRN3衛(wèi)星，衛(wèi)星信號的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)、入射角(俯仰角ψ和方位角α)等信息見表1。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]干擾條件下的“北斗”信號解擴(kuò)重構(gòu)DOA估計[J]. 安毅.  電訊技術(shù). 2019(05)
[2]一種小尺寸極化陣列及其高精度定位波束形成[J]. 李陽.  電訊技術(shù). 2018(06)
[3]導(dǎo)航衛(wèi)星陣列天線的快速現(xiàn)場系統(tǒng)校準(zhǔn)算法[J]. 李陽,左芝勇,彭濤,康榮雷.  電訊技術(shù). 2018(05)
[4]一種導(dǎo)向矢量雙層估計的穩(wěn)健波束形成算法[J]. 李文興,毛曉軍,翟助群.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[5]GNSS自適應(yīng)抗干擾天線陣相位中心校正[J]. 王達(dá)偉,李加琪,周新鵬,吳嗣亮.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2017(03)
[6]基于導(dǎo)向矢量實時校準(zhǔn)的穩(wěn)健波束形成算法[J]. 喬成林,全厚德,崔佩璋,鄭保明.  探測與控制學(xué)報. 2014(05)
[7]基于曲面擬合的寬帶陣列模型誤差有源校正[J]. 張興良,王可人,阮懷林.  火力與指揮控制. 2014(09)
[8]基于C/A碼互相關(guān)特性的GPS信號DOA估計技術(shù)[J]. 史文森,朱海,蔡鵬.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2013(06)
[9]通道幅相不一致的實時校正方法[J]. 司偉建,初萍,孫圣和.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(10)

博士論文
[1]衛(wèi)星導(dǎo)航陣列信號處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳舜曉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)數(shù)字波束形成關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李敏.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3137970