概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，按照以下步驟實施：步驟1、信號預處理，最后各自分為I路及Q路信號進行輸出；步驟2、頻域處理，對步驟1最后輸出的I路及Q路信號分為兩個支路分別進行處理，然后將延遲后的信號與得到的信號通過加法器進行合成；步驟3、空域處理，對步驟2最后合成的輸出信號進行空域功率倒置自適應濾波，對信號中的寬帶干擾進行抑制，得到最終的輸出信號。本發(fā)明方法解決了頻域空域聯(lián)合抗干擾時，窄帶干擾淹沒在寬帶干擾而使抗干擾算法降低性能或者失靈的問題，擴大了頻域空域聯(lián)合抗干擾算法的適用范圍。
【專利說明】概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)抗干擾【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System,簡稱 GNSS)技術(shù)的日漸成熟，不管在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域GNSS均表現(xiàn)出其無可比擬的重要性，GNSS技術(shù)的研究發(fā)展與應用受到越來越多人的關(guān)注。但是導航衛(wèi)星的信號功率低，很容易受到各種有意無意的干擾影響，特別是在戰(zhàn)時會受到強干擾壓制，而不能正常工作。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在復雜電磁環(huán)境時，窄帶干擾與寬帶干擾并存的情況下，通常采用空域濾波、空時聯(lián)合(STAP)、頻域級聯(lián)空域等算法進行抗干擾處理。單純的空域濾波算法雖然能夠同時濾除窄帶干擾和寬帶干擾，但窄帶干擾將降低陣列天線自由度，減小抗干擾數(shù)目?？諘r聯(lián)合的算法復雜，計算量過大，對硬件要求高。頻域級聯(lián)空域先用頻域濾波技術(shù)濾除窄帶干擾，再經(jīng)過空域濾波濾除更多的干擾，但當窄帶與寬帶干擾共存，且窄帶干擾功率低于寬帶干擾時，進行頻域濾波檢測不出窄帶干擾位置，會導致普通頻域級聯(lián)空域抗干擾算法失效。因此，現(xiàn)有的技術(shù)各有優(yōu)缺點，還需要研制新的導航衛(wèi)星抗干擾方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)在干擾信號情況中，窄帶干擾和寬帶干擾并存，尤其是窄帶干擾的中心頻率落在寬帶干擾帶寬中，并功率低于寬帶干擾，導致系統(tǒng)性能明顯下降或不能正常工作的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，按照以下步驟實施:
[0006]步驟1、信號預處理；
[0007]步驟2、頻域處理；
[0008]步驟3、空域處理。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:對被干擾的GNSS信號經(jīng)過射頻前端處理得到的中頻信號進行A/D采集、數(shù)字下變頻、濾波、插值，然后采用重疊加窗FFT的頻域濾波抑制窄帶干擾，最后將信號再通過空域自適應濾波模塊進行寬帶干擾濾除，完成濾除干擾信號的目的。上述的進行重疊加窗FFT的頻域壓制技術(shù)抑制窄帶干擾時，由于窄帶干擾可能在一段時間中淹沒在寬帶干擾中，在FFT變換后找不到窄帶干擾峰值，應用概率統(tǒng)計算法，窄帶干擾很容易被檢測出來進行有效濾除，還可根據(jù)要求采用實時性較好的統(tǒng)計算法。對于空域濾波模塊采用快速自適應濾波算法進行功率倒置濾波，大大提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。該算法提高了頻域空域聯(lián)合抗干擾算法的穩(wěn)定性、實時性，擴大了頻域空域聯(lián)合抗干擾算法的適用范圍提聞了系統(tǒng)的抗干擾能力?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明方法所依賴的系統(tǒng)框圖；
[0011]圖2是本發(fā)明方法中的信號預處理部分的原理框圖；
[0012]圖3是本發(fā)明方法中的頻域濾波部分的原理框圖；
[0013]圖4是本發(fā)明方法中的空域濾波部分的原理框圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0015]參照圖1，是本發(fā)明概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，所依賴的系統(tǒng)的三部分，即信號預處理部分、頻域濾波部分和空域濾波部分，其中，
[0016]信號預處理部分的結(jié)構(gòu)是，包括多路射頻前端、A/D數(shù)據(jù)采集器，每一路A/D數(shù)據(jù)采集器與數(shù)字下變頻器、低通濾波器及抽取器依次連接；
[0017]頻域濾波部分的結(jié)構(gòu)是，包括兩條支路，其中一條支路是，包括加窗器、FFT處理模塊、閾值生成及譜線處理模塊、IFFT處理模塊、50%延遲處理模塊依次連接而成；另一條支路是，包括50%延遲處理模塊、加窗器、FFT處理模塊、閾值生成及譜線處理模塊、IFFT處理模塊依次連接而成，兩條支路的1、Q兩路最后同時與加法器連接，對應相加后的輸出信號用于下一步的空域濾波。
[0018]加窗器(Blackman窗)采用了旁瓣抑制效果較好的Blackman窗函數(shù)實施,顯著減小信號頻譜的泄露；概率統(tǒng)計則根據(jù)每幀中最大值出現(xiàn)位置的統(tǒng)計值與設(shè)定門限進行比較，大于門限則為單頻干擾，進行處理；
[0019]空域濾波部分的結(jié)構(gòu)是，由濾波器結(jié)構(gòu)和自適應濾波算法兩部分組成，自適應濾波算法即為本發(fā)明創(chuàng)新的梯度變步長最小均方算法(簡稱GVSS-NLMS)。
[0020]本發(fā)明概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，依賴于上述的結(jié)構(gòu)及原理，按照以下步驟實施:
[0021]步驟1、信號預處理
[0022]參照圖2，對射頻前端處理后得到的中頻信號進行A/D數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)信號進行數(shù)字下變頻的處理；再將數(shù)字下變頻處理后得到的I路及Q路信號同時進行低通濾波，然后同時進行抽取處理，最后各自分為I路及Q路信號進行輸出，用于后續(xù)處理；
[0023]步驟2、頻域處理
[0024]參照圖3，頻域濾波處理的具體步驟是:對步驟I最后輸出的I路及Q路信號分為兩個支路分別進行處理，
[0025]一個支路是:2.11) I路及Q路信號進行加窗處理，窗函數(shù)的引入使得后續(xù)的快速傅里葉變換(FFT變換)得到的截斷序列邊界變得平滑，因此能夠減輕后續(xù)FFT的能量泄露；
[0026]2.12)對步驟I輸出的信號進行FFT變換，輸出信號頻譜；
[0027]2.13)對信號頻譜數(shù)據(jù)進行概率統(tǒng)計處理，檢測出頻譜中的窄帶干擾，比較窄帶干擾與寬帶干擾最大值的比值，根據(jù)最大值出現(xiàn)的位置是否相同，相同則統(tǒng)計次數(shù)η加1，不同則統(tǒng)計次數(shù)η減I ;
[0028]設(shè)定一個上限Nmax和一個下限Nmin,如果統(tǒng)計次數(shù)超出上限或低于下限則η保持不變；設(shè)定2個門限α和β，η大于α ( β < a <Nffl J說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果η小于β (β>Νω?η)則認為沒有單頻干擾，需要多次試驗得到生成合適的閾值；
[0029]2.14)根據(jù)生成的閾值，對頻譜數(shù)據(jù)進行譜線處理；
[0030]2.15)對譜線處理后的數(shù)據(jù)信號進行IFFT變換(逆FFT變換)，將頻域處理后的信號進行IFFT變換為時域信號；
[0031 ] 2.16)再對時域信號進行50 %延遲處理；
[0032]另一個支路是:
[0033]2.21)對步驟I輸出的信號進行50%延遲；
[0034]2.22)對I路及Q路信號進行加窗處理，該窗函數(shù)的引入使得快速傅里葉變換(FFT變換)得到的截斷序列邊界變得平滑，因此能夠減輕后續(xù)FFT的能量泄露，
[0035]2.23)進行FFT變換，輸出加窗后信號頻譜；
[0036]2.24)對信號頻譜數(shù)據(jù)進行概率統(tǒng)計處理，檢測出頻譜中的窄帶干擾，比較窄帶干擾與寬帶干擾最大值的比值，根據(jù)最大值出現(xiàn)的位置是否相同，相同則統(tǒng)計次數(shù)η加1，不同則統(tǒng)計次數(shù)η減I ;
[0037]設(shè)定一個上限Nmax和一個下限Nmin,如果統(tǒng)計次數(shù)超出上限或低于下限則η保持不變；設(shè)定2個門限α和β，η大于α ( β < a <Nffl J說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果η小于β (β>Νω?η)則認為沒有單頻干擾，需要多次試驗得到生成合適的閾值；
[0038]2.25)根據(jù)生成的閾值，對頻譜數(shù)據(jù)進行譜線處理；
[0039]2.26)對譜線處理后的數(shù)據(jù)進行IFFT變換(逆FFT變換)，將頻域處理后的信號進行IFFT變換為時域信號；
[0040]2.27)將步驟2.16)延遲后的信號與步驟2.26)得到的信號通過加法器進行合成；
[0041]步驟3、空域濾波處理
[0042]參照圖4，對步驟2最后合成的輸出信號進行空域功率倒置自適應濾波，對信號中的寬帶干擾進行抑制，得到最終的輸出信號，
[0043]基于GVSS-LMS算法的功率倒置自適應濾波算法權(quán)值的更新公式是:
【權(quán)利要求】
1.一種概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾方法，其特點在于，按照以下步驟實施: 步驟1、信號預處理； 步驟2、頻域處理； 步驟3、空域處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾算法，其特點在于: 所述的步驟I中，對射頻前端處理后得到的中頻信號進行A/D數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)信號進行數(shù)字下變頻的處理；再將數(shù)字下變頻處理后得到的I路及Q路信號同時進行低通濾波，然后同時進行抽取處理，最后各自分為I路及Q路信號進行輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾算法，其特點在于， 所述的步驟2中，頻域濾波處理的具體步驟是: 對步驟I最后輸出的I路及Q路信號分為兩個支路分別進行處理， 其中一個支路是: 2.11)1路及Q路信號進行加 窗處理； 2.12)對步驟I輸出的信號進行FFT變換，輸出信號頻譜； 2.13)對信號頻譜數(shù)據(jù)進行概率統(tǒng)計處理，檢測出頻譜中的窄帶干擾，比較窄帶干擾與寬帶干擾最大值的比值，根據(jù)最大值出現(xiàn)的位置是否相同，相同則統(tǒng)計次數(shù)η加1，不同則統(tǒng)計次數(shù)η減I ;設(shè)定一個上限Nmax和一個下限Nmin,如果統(tǒng)計次數(shù)超出上限或低于下限則η保持不變；設(shè)定2個門限α和β，η大于α，β〈 a <Nmax，說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果η小于β，β >Nmin，則認為沒有單頻干擾，得到生成合適的閾值； 2.14)根據(jù)生成的閾值，對頻譜數(shù)據(jù)進行譜線處理； 2.15)對譜線處理后的數(shù)據(jù)信號進行IFFT變換，將頻域處理后的信號進行IFFT變換為時域信號； 2.16)再對時域信號進行50%延遲處理； 另一個支路是: 2.21)對步驟I輸出的信號進行50%延遲； 2.22)對I路及Q路信號進行加窗處理， 2.23)進行FFT變換，輸出加窗后信號頻譜； 2.24)對信號頻譜數(shù)據(jù)進行概率統(tǒng)計處理，檢測出頻譜中的窄帶干擾，比較窄帶干擾與寬帶干擾最大值的比值，根據(jù)最大值出現(xiàn)的位置是否相同，相同則統(tǒng)計次數(shù)η加1，不同則統(tǒng)計次數(shù)η減I ;設(shè)定一個上限Nmax和一個下限Nmin,如果統(tǒng)計次數(shù)超出上限或低于下限則η保持不變；設(shè)定2個門限α和β，η大于α，β〈 a <Nmax，說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果η小于β，i3>Nmin，則認為沒有單頻干擾，生成合適的閾值； 2.25)根據(jù)生成的閾值對頻譜數(shù)據(jù)進行譜線處理； 2.26)對譜線處理后的數(shù)據(jù)進行IFFT變換，將頻域處理后的信號進行IFFT變換為時域信號; 2.27)將步驟2.16)延遲后的信號與步驟2.26)得到的信號通過加法器進行合成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于概率搜索輔助的頻域空域聯(lián)合抗干擾算法，其特點在于:所述的步驟3中，對步驟2最后合成的輸出信號進行空域功率倒置自適應濾波，對信號中的寬帶干擾進行抑制，得到最終的輸出信號， 基于GVSS-LMS算法的功率倒置自適應濾波算法權(quán)值的更新公式是:
【文檔編號】G01S19/21GK104007453SQ201410190833
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】席曉莉, 李敏超, 劉江凡 申請人:西安理工大學