(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）への干渉を抑制するための適応電子保護処理システムであって、
複数の受信信号の各々を中間周波数にダウンコンバートし、関連するサンプリング・レートで該中間周波数の信号を、受信デジタル信号に相当する複数のデジタル・サンプルからなるストリームにデジタル化するよう構成されるデジタル・アンテナ・電子部品と、
複数の前記ストリームの特性を示す少なくとも１つのパラメータを提供するよう構成されたプレ相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも１つのパラメータは、最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記プレ相関特性コンポーネントと、
前記複数の受信デジタル信号の各々を受信デジタル信号の予期されるデジタル信号を示すレプリカＧＮＳＳコードに相関させて、複数の相関結果を提供するよう構成された相関器と、
前記複数の相関結果に従って前記最適化工程の少なくとも１つの制約を決定するよう構成されたポスト相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも１つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記ポスト相関特性コンポーネントと、
前記少なくとも１つのパラメータ及び前記少なくとも１つの制約に従った前記最適化工程を用いて、最適な１組のデジタル・ビームフォーミングの複数の受信デジタル信号に対する重みを決定するよう構成された空間的重み計算コンポーネントと、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成するよう構成された１組の乗算器と、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を得るよう構成された合計コンポーネントと、を備える、適応電子保護処理システム。
【請求項２】
前記プレ相関特性コンポーネントは、前記複数の受信信号のうちの２以上の受信信号の共分散を表す共分散行列を提供する、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項３】
前記空間的重み計算コンポーネントは、少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星の位置を示す航法データに従って前記最適化工程の少なくとも１つの制約を適用する、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項４】
前記デジタル・アンテナ・電子部品は、
前記複数のデジタル・サンプルからなるストリームを複数のベースバンド・デジタル信号にダウンコンバートするよう構成されている、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項５】
前記複数のベースバンド・デジタル信号のそれぞれに対し、関連付けられた有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いて狭帯域の干渉の時間的キャンセルを提供するよう構成された時間的フィルタをさらに備える、請求項４に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項６】
提供された時間的フィルタは、
前記サンプリング・レートで、サンプルの整数インクリメントからなる粗遅延を各ベースバンド・デジタル信号に適用するよう構成されたシフト・レジスタを備え、
前記有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタは、
適応可能に選択された重みを有し、且つ精密遅延を各ベースバンド・デジタル信号に適用するよう構成される、請求項５に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項７】
前記プレ相関特性コンポーネントは、
前記複数の受信デジタル信号の共分散を表す信号の共分散行列を提供し、各ＦＩＲフィルタに対する前記適応可能に選択された重みを決定する共分散評価コンポーネントをさらに含む、請求項６に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項８】
前記ＦＩＲフィルタに対し、前記適応可能に選択された重みを表すタップ重みベクトルは、前記信号の共分散行列の逆行列と前記複数の受信デジタル信号の自己相関ベクトルとの積として算出される、請求項７に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項９】
前記ポスト相関特性コンポーネントは、分散スペクトラムの放射体を位置付けするよう構成され、前記空間的重み計算コンポーネントによって決定される前記最適化工程の前記少なくとも１つの制約は、前記分散スペクトラムの放射体からの干渉を低減するために前記分散スペクトラムの放射体の方向において空間的ヌルを最適化制約として導入することを含む、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの制約は、空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償するための最適化制約を含む、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項１１】
前記空間的にフィルタリングされた相関結果に空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償するよう構成された搬送波位相修復コンポーネントをさらに備える、請求項１に記載の適応電子保護処理システム。
【請求項１２】
航法システムにおける適応処理のための方法であって、
時間的フィルタリングを複数の受信信号のそれぞれに適用して複数のフィルタリングされた受信信号を提供すること、
該複数のフィルタリングされた受信信号の共分散を表す共分散行列を生成すること、
前記複数のフィルタリングされた受信信号に基づいて複数の相関結果を生成すること、
受信機において該共分散行列に基づいて決定された少なくとも１つのパラメータおよび該複数の相関結果に基づいて決定された少なくとも１つの制約を有する最適化工程を用いて各受信信号に対するビームフォーミングの重みを算出すること、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成すること、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を生成すること、を備え、
前記少なくとも１つのパラメータは、前記最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供し、前記少なくとも１つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、方法。
【請求項１３】
前記時間的フィルタリングを複数の受信信号のそれぞれに適用することは、
粗遅延を関連するサンプリング・レートでサンプルの整数インクリメントを含む該受信信号に適用すること、
精密遅延を前記受信信号に適用するために、適応可能に選択された重みを有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを適用することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記最適化工程は、最小分散工程、最小分散無歪応答工程、またはバイアス制約を含む適応フィルタリングのうちの１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記最適化工程は、１組の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星の位置を表す航法データによって制約され、
前記最適化工程は、スプーファおよびミーコナのうちの１つに対応する該１組のＧＮＳＳ衛星と提携しない放射体の位置によってさらに制約される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の相関結果および各受信信号に対する前記ビームフォーミングの重みから空間的にフィルタリングされた相関結果を決定すること、
該空間的にフィルタリングされた相関結果に空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償することをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）への干渉を抑制するための適応電子保護処理システムであって、
複数の受信信号の各々を中間周波数にダウンコンバートし、関連するサンプリング・レートで中間周波数の各受信信号をデジタル・サンプルのストリームにデジタル化し、デジタル・サンプルのストリームをダウンコンバートして複数のベースバンド・デジタル信号を出力するよう構成されたデジタル・アンテナ・電子部品と、
複数の時間的フィルタであって、該複数の時間的フィルタの各々は、前記複数のベースバンド・デジタル信号のうちの１つを受信し、当該ベースバンド・デジタル信号をフィルタリングして狭帯域のジャミングを抑制するために有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタのバンクで干渉の時間的キャンセルを提供する、前記複数の時間的フィルタと、
前記複数の時間的フィルタの出力を受信し、前記複数の受信信号の特性を示す少なくとも１つのパラメータを提供するよう構成されたプレ相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも１つのパラメータは、最適化工程において熱雑音レベルを上回る干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記プレ相関特性コンポーネントと、
前記複数の時間的フィルタの出力を受信し、前記複数の時間的フィルタの出力である複数のベースバンド・デジタル信号の各々をベースバンド・デジタル信号の予期されるデジタル信号を示すレプリカＧＮＳＳコードに相関させて、複数の相関結果を提供するよう構成された相関器であって、前記複数の相関結果の各々は、複数のベースバンド・デジタル信号の１つに関連付けられたレプリカＧＮＳＳコードを示す、前記相関器と、
該複数の相関結果に従って該最適化工程の少なくとも１つの制約を決定するよう構成されたポスト相関特性コンポーネントであって、前記少なくとも１つの制約は、前記最適化工程において熱雑音レベルよりも低い他の干渉信号の方向に空間的ヌルを提供する、前記ポスト相関特性コンポーネントと、
前記少なくとも１つのパラメータ及び前記少なくとも１つの制約に基づく前記最適化工程を用いて最適な１組のデジタル・ビームフォーミングの前記複数のデジタル・サンプルに対する重みを決定するよう構成された空間的重み計算コンポーネントと、
前記複数の相関結果からそれぞれ重み付けされた相関結果を生成するよう構成された１組の乗算器と、
重み付けされた相関結果を合計して空間的にフィルタリングされた相関結果を得るよう構成された合計コンポーネントと、を備える、適応電子保護処理システム。
【請求項１８】
前記空間的重み計算コンポーネントは、
少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星の位置を表す航法データに従って前記最適化工程の少なくとも１つの制約を適用する、請求項１７に記載の適応電子保護処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航法システムに関し、より具体的には、航法システムにおける弱干渉および強干渉の両方を抑制するためのデジタル・ビームフォーミングの利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球航法衛星システム（GNSS:Global Navigation Satellite System）受信機に使用される基本的なベースバンド・デジタル信号処理コンポーネントは、相関器として知られている。相関器は、アナログ／デジタル変換器（ADC:Analog-to-Digital Converter）から出力された受信ＧＮＳＳ信号のデジタル化されたサンプルに対して、受信信号の搬送波（carrier）および拡散コード・コンポーネントの局部生成レプリカ（locally generated replica）との相関をとる。局部レプリカ（local replica）が搬送波および受信信号のコード・コンポーネントと適切に整合している場合は、高い相関結果が生じる。信号は整合したローカル・レプリカから生じた信号のパラメータによって処理され得るので、これにより、熱雑音の電力レベルよりも電力レベルが十分に低い実際の受信信号パラメータの可観測性を提供する。基本的に、これらの受信信号パラメータは、逆拡散信号の大きさおよび局部生成搬送波（locally generated carrier）に対する逆拡散信号の搬送波の位相である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１態様によると、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）用のカスケード式電子保護システムが提供され、本システムは、測定忠実性への影響を最小限にする弱干渉を抑制するための能力を追加すると同時に、強干渉用の従来のビームフォーミングシステムの機能を維持する。従来のデジタル・ビームフォーミング電子保護システムは、歴史的に全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機から独立して稼働するように設計され、熱雑音とは異なる強干渉源に対処するのみであるが、スプーフィングまたはミーコニングなどの熱雑音レベルを下回る弱干渉の対処を要求される。カスケード式アプローチは、デジタル信号サンプルからの共分散評価および相関器からの自己相関評価を適用し、望ましいＧＮＳＳ衛星に向かってゲインを方向づける際に、干渉、ジャミング、スプーフィングおよびミーコニングなどの望ましくないエミッタに対してヌルを形成するために最適な空間的および時間的重みを算出する。カスケーディングは、それぞれＧＮＳＳ受信機自体の中にあるマルチストリーム・ポスト相関空間的フィルタリングとプレ相関時間的フィルタリングを組み合わせることによって、電子保護システムが弱強信号の脅威を同時に抑制できるようにする。
【０００４】
この目的を達成するためには、プレ相関特性コンポーネントは、複数の受信信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータを提供するよう構成される。相関器は、各々が複数の受信信号の１つを示す複数の相関結果を提供するよう構成される。ポスト相関空間的重み計算コンポーネントは、少なくとも１つのパラメータによる最適化工程を用いて最適な１組のデジタル・ビームフォーミングの重みを決定するよう構成される。ポスト相関制約コンポーネントは、複数の相関結果に従って最適化工程の少なくとも１つの制約を適用するよう構成される。
【０００５】
本発明の他の態様によると、ＧＮＳＳシステム用の第２の時空適応処理システムが提供される。プレ相関特性コンポーネントは、複数の受信信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータを提供するよう構成される。デジタル・アンテナ・電子部品は、受信信号を中間周波数にダウンコンバートし、中間周波数の信号を関連するサンプリング・レートでデジタル・サンプルのストリームにデジタル化し、デジタル・サンプルのストリームをベースバンド・デジタル信号にダウンコンバートするよう構成される。各ベースバンド・デジタル信号への時間的フィルタは、エミッタの時間的キャンセルを提供するよう構成され、適応最小化技術を用いて狭帯域のジャミングを抑制する。相関器は、各相関結果が複数のベースバンド・デジタル信号の１つを示す複数の相関結果を提供するよう構成される。空間的重み計算コンポーネントは、少なくとも１つのパラメータに従って最適化工程を用いて最適な１組のデジタル・ビームフォーミングの重みを決定するよう構成され、広帯域のジャミングおよび弱信号の脅威を抑制する。ポスト相関制約コンポーネントは、複数の相関結果に従って複数の既存の最適化技術の１つへの少なくとも１つの制約を決定するよう構成される。
【０００６】
さらに本発明の他の態様によると、航法システムにおける適応処理の方法が提供される。時間的フィルタリングは、複数の入力ストリームのそれぞれに適用され、時間的な相関性干渉をそれぞれが抑制する複数のフィルタリングされた入力ストリームを提供する。複数のフィルタリングされた入力ストリームを示す共分散行列が生成される。それぞれが複数のフィルタリングされた入力ストリームの１つを示す複数の相関結果が生成される。共分散行列および複数の相関結果からの各入力ストリームに対しビームフォーミングの重みが算出され、空間的な相関性干渉を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１態様による、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）用のカスケード式電子保護（EP:Electronic Protection）アセンブリを示す図。
【図２】本発明の１態様による、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機の１実装を示す図。
【図３】本発明の１態様による、航法システムにおける適応処理方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は一般に電子保護システムに関し、スペクトラム拡散航法システムに依存する任意の適切な航法システム内に実装することができる。例示目的のため、上記の説明は、具体的には、ＧＮＳＳ受信機の実装に向けられたものであるが、本発明は、一般的に任意の航法システムに適用可能であることが理解されるであろう。ＧＮＳＳ受信機に使用される基本的なベースバンド・デジタル信号処理コンポーネントは、相関エンジン、または相関器として知られている。相関エンジンは、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）から出力される受信ＧＮＳＳ信号のデジタル・サンプルを、受信されている信号の搬送波および拡散コード・コンポーネントの局部生成レプリカと相関させる。局部レプリカが適切に搬送波および受信信号のコード・コンポーネントに整合している場合は、高い相関結果が生じる。信号は整列した局部レプリカから生じた信号のパラメータによって処理され得るので、これにより、熱雑音の電力レベルよりも電力レベルが十分に低い実際の受信ＧＰＳ信号パラメータの可観測性を提供する。これらの受信信号パラメータは逆拡散信号の大きさおよび局部生成搬送波に対する逆拡散信号の搬送波の位相を示す。
【０００９】
本発明の１態様によると、エミッタ（emitter）のポスト相関特性（post correlation characterization）は、雑音レベル以下にある脅威（threat）を識別するために空間的フィルタリング工程に追加されるので、プレ相関段階では検出されずに、ＧＰＳ信号のトラッキングの品質を依然として著しく低下させ得る。これらの脅威はスプーファ（spoofer）およびミーコナ（meaconer）を含む可能性がある。まず、ポスト相関ステップは、重みを変動させてアレイ・ビームを多方向に同時に操作することにより多方向ビーム・ステアリングを実行し、一方でプレ相関ステップで算出された信号の共分散行列によって特徴付けられるジャミング源（jamming source）を無効化する。信号のエネルギー・ピークが衛星の方向以外の任意の操作方向において検出される場合、その方向からの干渉信号が識別される。この過程は開ループ探索空間からのコード位相のそれぞれの値に対して反復され、コード位相がコード・チップよりも直接信号と大きく異なるエミッタの識別を可能にする。多方向ポスト相関ビーム・ステアリングは、ソフトウェアに利用される重みとの相関率で実装することができ、全体の計算負荷を低減するということが理解されるであろう。
【００１０】
したがって、提示されたＧＮＳＳ受信機は、ポスト相関（postcorrelation）およびプレ相関（precorrelation）のデータを結合し、航法システムのインテグリティに対する潜在的な脅威を完全に把握できるようにする。具体的には、プレ相関評価は、ジャマー（jammer）の存在を識別し、デジタル・ビームフォーミングの空間的重み（digital beam-forming spatial weight）の計算のための個々のアンテナ素子間の雑音の共分散行列の評価を含む。ポスト相関評価は、広帯域の脅威を抑制しつつ、雑音レベルを下回るエミッタに対して保護をするために利用される。
【００１１】
図１は、本発明の１態様による全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）用のカスケード式電子保護（electronic protection:ＥＰ）システム・アセンブリ１０を示す。アンテナの種々の素子から受信された信号は、さらなる処理のために受信信号のデジタル表現を準備するプレ処理エンジン１２に送られる。例えば、各信号は、アナログ・ダウンコンバータで中間周波数にダウンコンバートすることができ、デジタル・サンプルのストリームにデジタル化される。これらのデジタル化された入力ストリームは、続いて、それぞれ同位相ｉ（ｔ）、および直角位相ｑ（ｔ）コンポーネントとしてベースバンド・デジタル信号にダウンコンバートされる。
【００１２】
ベースバンド同位相および直角位相コンポーネント（baseband in-phase and quadrature component）は、実部および虚部を備える複素ベクトル（フェーザ）として、ラジオ信号ｓ（ｔ）を表すように使用され得る。チャンネル中心周波数に比例して、正および負の両方の周波数が表すことができるように２つのコンポーネントが要求される。
【００１３】
ｓ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｊｙ（ｔ）            式１
各アンテナ素子からのデジタル・サンプルのストリームのために、まず処理エンジン１２は、有限インパルス応答（FIR:Finite Impulse Response）フィルタ１４のバンクでエミッタの時間的キャンセル（temporal cancelation）を提供し、相関エンジン１６で、各入力ストリームをレプリカＧＮＳＳコードと相関させる。ＦＩＲフィルタ１４の後部（back）のフィルタ係数は、プレ相関特性コンポーネント１８で、異なるフィルタ・タップの信号サンプル間の共分散に基づき算出される。時間的フィルタリングは、効率的に狭帯域のジャミングを抑制し、適応トランスバーサル・フィルタなどのフィルタ係数の計算のための複数の最適化または最小二乗平均最小化の任意の１つを利用することができる。
【００１４】
示されるＥＰアセンブリは、時間的フィルタリングおよびデジタル・ビームフォーミング・オペレーションを分離するカスケード式アプローチ（cascaded approach）を用いる。したがって、時間的フィルタリングは相関工程前に実行され、デジタル・ビームフォーミング機能は相関後に実行される。カスケード式実装は多くの利点を有しており、そのような利点としては例えば、デジタル・ビームフォーミングの実行率を低減させ、その結果、計算負荷が低減することや、ＲＦ環境のポスト相関特性を可能にし、それにより、雑音レベル（スプーフィングおよびミーコニングなど）以下にあり、プレ相関では観測されないエミッタ信号の識別が可能になることが挙げられる。
【００１５】
空間的フィルタリングへのプレ相関コンポーネントは、空間的重み計算コンポーネント２２で決定することができるが、このことはプレ相関特性コンポーネント１８からのデータを利用し、デジタル・ビームフォーミングのための最適な１組の重みを決定する。ビームフォーミングのために、複素ベースバンド信号に複素重みを乗じて各アンテナ素子用に必要とされる位相シフトおよび振幅スケーリングを適用する。
【００１６】
【数１】
0006378091.tif 000002
ここで、ＷｋがＫｔｈアンテナ素子のための複素重みであり、θｋは重みの位相シフトであり、ａｋは重みの振幅である。
【００１７】
ポスト相関特性コンポーネント２２と共に利用される特定ビームフォーミング・アルゴリズムは、最小分散（MV:Minimum Variance）、最小分散無歪応答（MVDR:Minimum Variance Distortion-less Response）、およびバイアス制約（bias constraint）を備える適応フィルタリングなど、空間的アレイ重みの計算用のいくつかの最適化基準のうち任意の１つを利用することができる。デジタル・ビームフォーミング・重み計算用のこれらのアルゴリズムのそれぞれは一般に、エミッタ信号環境の特性を必要とする。示された実装において、エミッタは、プレ相関特性１８およびポスト相関特性２４の両方に基づいて計算される多素子の信号共分散行列（multi-element signal covariance matrix）によって特徴付けられる。異なるアレイ素子間の信号共分散は、ＦＩＲフィルタ・バンク１４の出力でダウンサンプルされたＧＰＳ信号に基づいて計算され得る。エミッタ無しの場合には、この行列は対角の形を有するが、エミッタの存在は、最適化によって最小化することができる非対角項を生じさせる。信号共分散の評価は、大抵の最適化アルゴリズムのための重み計算過程に直接組み込まれる。
【００１８】
ポスト相関寄与を重み計算に提供するために、ＦＩＲフィルタ・バンク１４の時間的にフィルタリングされた出力が相関エンジン１６に送られるが、このことはコードおよび搬送波信号（ある探索空間からのコードおよび搬送波・パラメータ）を消去し、所定の間隔（例えば、１ミリ秒）にわたり結果を蓄積する。相関結果は、デジタル・ビームフォーミング用に個々のアンテナ素子の出力が結合されるポスト相関特性コンポーネント２４に提供され、エミッタの空間的キャンセルを可能にする。例えば、アレイ・ビームは、１ミリ秒相関出力を使用して多方向に操作することができる。衛星の識別エミッタ信号以外の角度方向におけるローカル・エネルギー最大値、および空間的重み計算コンポーネント２２で実装されるデジタル・ビームフォーミング・アルゴリズムは、これらの付加的に観測される信号トラッキングの品質に対する干渉源の影響を抑制するために、ヌル制約（nulling constraint）によって増大する（augmented）ことができる。
【００１９】
決定された重みおよび相関結果のそれぞれは、決定されたデジタル・ビームフォーミングの重みを反映する相関結果の重み付けされた線形結合を提供する重み付けおよび合計コンポーネント（summation component）２６に提供される。この重み付けされた線形結合は、続いて、さらなる処理のために航法コンポーネント（図示せず）に提供される。
【００２０】
図２は、本発明の１態様による電子保護システム５０の特定の実施形態を示す。受信機５０は、複数の受信信号をそれぞれのデジタル・アンテナ・電子装置（DAE:Digital Antenna Electronics）・アセンブリ５４〜５６に提供する多素子アンテナ５２を有する。１実装において、アンテナ５２は７つの素子を有し、各素子で信号を生成する。各ＤＡＥアセンブリ５４〜５６は、さらなる処理のために受信信号のデジタル表現を準備する。例えば、各ＤＡＥは、その受信されたアナログ信号を中間周波数にダウンコンバートし、その中間周波数の信号をデジタル・サンプルのストリームにデジタル化し、デジタル信号をベースバンドにダウンコンバートすることができる。
【００２１】
ベースバンド・デジタル・サンプルは、狭帯域のジャミングを抑制するためにエミッタの時間的キャンセルを提供する時間的フィルタ６０〜６２のバンクへ供給される。このためには、各入力ストリームは、粗遅延（coarse delay）を入力ストリームに適用する関連するシフト・レジスタ６４〜６６に供給される。具体的には、シフト・レジスタ６４〜６６は、サンプルの整数インクリメントによって、シフト・レジスタ６４〜６６のそれぞれの入力ストリームを遅延させることができる。それぞれの有限インパルス処理素子（ＦＩＲ−ＰＥ）６８〜７０で細密遅延を各入力ストリームに適用することができる。時間的干渉抑制は、適応可能に選択された重みを備える有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの形で実装される。離散時間ｔｍに関し、（２Ｎ＋１）のタップ・フィルタの出力は以下のように定義される。
【００２２】
【数２】
0006378091.tif 000003
ここで、ｘ（ｎ＋ｋ）は、フィルタの個々のタップでの信号サンプルであり、ａｋはフィルタ重みである。
【００２３】
結果として生じた遅延入力ストリームは、共分散評価コンポーネント７２および相関エンジン７４のそれぞれに供給される。共分散評価コンポーネント７２は、ＧＰＳ信号サンプルに基づいて、信号の共分散行列を算出し、自己相関ベクトルは事前に計算され保存される。ＦＩＲ−ＰＥフィルタ・バンク６８〜７０のための重みは、フィルタ出力エラーを最小限にするためにサンプル分散および自己相関を用いてタップ重みベクトルが計算される最小二乗平均（LMS:Least Mean-Squares）のような技術を用いて適応可能にフィルタ出力エラーを最小化するように選択される。異なるタップの信号サンプルは、まさに同一のＲＦチェーンによって処理されるので、ＧＰＳ信号をｘ［ｎ］＝ＰＲＮ（ｎ）・ｓｉｎ（２ｒｒ・ｆＩＦ・ｔｎ）と表すことによって自己相関機能が計算されるが、ここでＰＲＮは、疑似ランダム・コードであり、ｆＩＦは、ＤＡＥ５４〜５６でのダウン・コンバージョン後の中間搬送波周波数である。決定された重みは、ＦＩＲ−ＰＥフィルタ・バンク６８〜７０、および空間的重み計算素子７６に供給され得る。
【００２４】
相関エンジン７４は各信号ストリームを、受信信号において予期される疑似ランダム・コードを表示するレプリカＧＮＳＳコードと比較し、レプリカ・コードとのその類似を表す各信号ストリームに対し関連する相関結果を決定する。相関結果は、それぞれの乗算器８０〜８２、および雑音レベル（例えば、スプーファおよびミーコナ）を下回る干渉を示すエミッタの位置を決定するポスト相関重みコンポーネント８４に供給される。このために、ポスト相関重みコンポーネント８４は、多方向でアレイ・ビームを同時に操作し、ゲインを複数の衛星に対して適用する。任意の位置のエミッタの方向は、検出パラメータが空間的重み計算素子７６に提供される多重相関ピークの検出によって識別される。
【００２５】
空間的重み計算素子７６は、関連する航法データ８６から提供された位置にある個々の衛星用に任意の供給された制約で適応基準を最適化することにより、デジタル・ビームフォーミング機能（DBF:Digital Beam-Forming Function）を実装する。例えば、ビーム・ステアリングが、視野内にある全ての衛星用に最適化される場合、それは干渉抑制のために生成され得る多数の空間的ヌルを著しく低減させる。ヌルの合計数はＮ〜Ｋで、ここでＮはアンテナ素子の数であり、Ｋは衛星の数である。ＤＢＦがジャミング抑制のみ（すなわち、衛星信号を考慮することなく）を最適化するために実行される場合、それはヌル・アベイラビリティ（null availability）をＮ−１に増加させるが、潜在的にいくつかの衛星の信号受信を低下またはキャンセルアウトすることができる。ＤＢＦの信号トラッキング工程への統合は、これらの問題を解消する。具体的には、衛星の方向における無撹乱の信号受信は最適化制約として利用することができる。同様に、ポスト相関重みコンポーネント８４が、強いエミッタ・ピークを発見した場合、エミッタ信号方向における空間的ヌルの生成も空間的重みの計算に対する最適化制約として追加され得る。
【００２６】
空間的重み計算素子７６は、空間的に相関したジャミング信号を消去するために、空間的ビームフォーミングの重みを算出する。これは、航法データ８６およびポスト相関重みコンポーネント８４によって課される付加的制約を条件として、任意の数の最適化アルゴリズムを介して成し遂げることができる。これらの重みは、乗算器８０〜８２への第２の入力として提供され、乗算器の出力は合計コンポーネント９０で合計され、最終の、空間的および時間的にフィルタリングされた相関結果を提供する。
【００２７】
ＤＢＦは相関器レベルで実行されるので、搬送波位相測定忠実性は維持されるということが理解されるであろう。具体的には、全ての位相操作が、ビーム形成器（beam former）および受信機の両方に知られているので、空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを明確に補償することができる。この補償は、搬送波位相修復コンポーネント９２で実行される。しかし、代わりに、例えば、ビームフォーミング工程での最適化制約などの位相修復が暗に実行され得ることが理解されるであろう。位相修正サンプルは、関連する航法システム（図示せず）によって、相関結果が延長された検索期間にわたって蓄積される積分器９４に供給され得る。
【００２８】
上記で説明した構成的および機能的特徴に鑑みて、本発明の種々の態様による方法論は、図３を参照してさらに理解されるであろう。説明を簡素化するために、図３の方法論は実行順に示し記載しているが、本発明は示された順によって制限されるものではなく、本発明によるいくつかの態様は、異なる順および／または示され記載された態様ではない他の態様と共に成され得るということが理解され認められよう。
【００２９】
図３は、本発明の１態様による航法システムにおける適応電子保護の方法１００を示す。１０２で、時間的フィルタリングは複数の入力ストリームのそれぞれに適用され、複数のフィルタリングされた入力ストリームを提供する。１実装において、サンプルの整数インクリメントの粗遅延は関連するサンプリング・レートで適用され、遅延入力ストリームは、適応可能に選択された重みを有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタに提供され、細密遅延を入力ストリームに適用する。１０４で、複数のフィルタリングされた入力ストリームを表す共分散行列が生成される。１０６で、各相関結果が複数のフィルタリングされた入力ストリームの１つを表す複数の相関結果が生成される。
【００３０】
１０８で、共分散行列および複数の相関結果からの各入力ストリームに対しビームフォーミングの重みが算出される。特定の実施形態において、各入力ストリームに対するビームフォーミングの重みは、共分散行列から決定された少なくとも１つの最適化制約を有する最適化工程を介して算出される。例えば、最適化工程は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星の１組の位置を表す統合された航法データから生じるさらなる制約およびスプーファまたはミーコナなどの１組のＧＮＳＳ衛星と提携しない１つまたは複数の他のエミッタの位置も含み得る。
【００３１】
１１０で、空間的にフィルタリングされた相関結果は、複数の相関結果および各入力ストリームに対するビームフォーミングの重みから決定される。例えば、各相関結果にその関連する重みを乗じることができ、重み付けされた相関結果は合計され、空間的にフィルタリングされた相関結果を提供することができる。１１２で、空間的にフィルタリングされた相関結果は、空間的ビームフォーミングによる搬送波位相バイアスを補償し、そうでない場合、搬送波位相バイアス補償は最適化制約を介して暗には実行されない。位相補償が完了すると、空間的にフィルタリングされた相関結果は、さらなる処理のために関連する航法システムに提供され得る。
【００３２】
上記で説明したものは、本発明の例である。それは、無論のこと、本発明を説明する目的のために、コンポーネントまたは方法論の全ての考えられる組み合わせを記載することは不可能であるが、当業者であれば本発明の多くのさらなる組み合わせおよび順列が可能であるということに気が付くであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に入るそのような全ての代替形態、変更形態、変形形態を含包することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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