概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法技術

本發明專利技術公開了一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，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。本發明專利技術方法解決了頻域空域聯合抗干擾時，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，擴大了頻域空域聯合抗干擾算法的適用范圍。

【技術實現步驟摘要】
概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法
本專利技術屬于全球導航衛星系統抗干擾
，涉及一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法。
技術介紹
隨著全球導航衛星系統(GlobalNavigationSatelliteSystem，簡稱GNSS)技術的日漸成熟，不管在軍事領域還是民用領域GNSS均表現出其無可比擬的重要性，GNSS技術的研究發展與應用受到越來越多人的關注。但是導航衛星的信號功率低，很容易受到各種有意無意的干擾影響，特別是在戰時會受到強干擾壓制，而不能正常工作。現有技術中，在復雜電磁環境時，窄帶干擾與寬帶干擾并存的情況下，通常采用空域濾波、空時聯合(STAP)、頻域級聯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，減小抗干擾數目。空時聯合的算法復雜，計算量過大，對硬件要求高。頻域級聯空域先用頻域濾波技術濾除窄帶干擾，再經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空域抗干擾算法失效。因此，現有的技術各有優缺點，還需要研制新的導航衛星抗干擾方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，解決了現有技術在干擾信號情況中，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，導致系統性能明顯下降或不能正常工作的問題。本專利技術所采用的技術方案是，一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，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。本專利技術的有益效果是：對被干擾的GNSS信號經過射頻前端處理得到的中頻信號進行A/D采集、數字下變頻、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，還可根據要求采用實時性較好的統計算法。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，大大提高系統的動態性能。該算法提高了頻域空域聯合抗干擾算法的穩定性、實時性，擴大了頻域空域聯合抗干擾算法的適用范圍提高了系統的抗干擾能力。附圖說明圖1是本專利技術方法所依賴的系統框圖；圖2是本專利技術方法中的信號預處理部分的原理框圖；圖3是本專利技術方法中的頻域濾波部分的原理框圖；圖4是本專利技術方法中的空域濾波部分的原理框圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。參照圖1，是本專利技術概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，所依賴的系統的三部分，即信號預處理部分、頻域濾波部分和空域濾波部分，其中，信號預處理部分的結構是，包括多路射頻前端、A/D數據采集器，每一路A/D數據采集器與數字下變頻器、低通濾波器及抽取器依次連接；頻域濾波部分的結構是，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I、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。加窗器(Blackman窗)采用了旁瓣抑制效果較好的Blackman窗函數實施，顯著減小信號頻譜的泄露；概率統計則根據每幀中最大值出現位置的統計值與設定門限進行比較，大于門限則為單頻干擾，進行處理；空域濾波部分的結構是，由濾波器結構和自適應濾波算法兩部分組成，自適應濾波算法即為本專利技術創新的梯度變步長最小均方算法(簡稱GVSS-NLMS)。本專利技術概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，依賴于上述的結構及原理，按照以下步驟實施：步驟1、信號預處理參照圖2，對射頻前端處理后得到的中頻信號進行A/D數據采集，將采集到的數據信號進行數字下變頻的處理；再將數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，用于后續處理；步驟2、頻域處理參照圖3，頻域濾波處理的具體步驟是：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，一個支路是：2.11)I路及Q路信號進行加窗處理，窗函數的引入使得后續的快速傅里葉變換(FFT變換)得到的截斷序列邊界變得平滑，因此能夠減輕后續FFT的能量泄露；2.12)對步驟1輸出的信號進行FFT變換，輸出信號頻譜；2.13)對信號頻譜數據進行概率統計處理，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，根據最大值出現的位置是否相同，相同則統計次數n加1，不同則統計次數n減1；設定一個上限Nmax和一個下限Nmin，如果統計次數超出上限或低于下限則n保持不變；設定2個門限α和β，n大于α(β<α<Nmax)說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果n小于β(β>Nmin)則認為沒有單頻干擾，需要多次試驗得到生成合適的閾值；2.14)根據生成的閾值，對頻譜數據進行譜線處理；2.15)對譜線處理后的數據信號進行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；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1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，該窗函數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FFT的能量泄露，2.23)進行FFT變換，輸出加窗后信號頻譜；2.24)對信號頻譜數據進行概率統計處理，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，根據最大值出現的位置是否相同，相同則統計次數n加1，不同則統計次數n減1；設定一個上限Nmax和一個下限Nmin，如果統計次數超出上限或低于下限則n保持不變；設定2個門限α和β，n大于α(β<α<Nmax)說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果n小于β(β>Nmin)則認為沒有單頻干擾，需要多次試驗得到生成合適的閾值；2.25)根據生成的閾值，對頻譜數據進行譜線處理；2.26)對譜線處理后的數據進行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；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；步驟3、空域濾波處理參照圖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，基于GVSS-LMS算法的功率倒置自適應濾波算法權值的更新公式是：...

【技術保護點】
一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，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。

【技術特征摘要】
1.一種概率搜索輔助的頻域空域聯合抗干擾方法，其特征在于，按照以下步驟實施：步驟1、信號預處理對射頻前端處理后得到的中頻信號進行A/D數據采集，將采集到的數據信號進行數字下變頻的處理；再將數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；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，其中一個支路是：2.11)I路及Q路信號進行加窗處理；2.12)對步驟1輸出的信號進行FFT變換，輸出信號頻譜；2.13)對信號頻譜數據進行概率統計處理，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，根據最大值出現的位置是否相同，相同則統計次數n加1，不同則統計次數n減1；設定一個上限Nmax和一個下限Nmin，如果統計次數超出上限或低于下限則n保持不變；設定2個門限α和β，n大于α，β<α<Nmax，說明有一個單頻干擾，進行置零處理；如果n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)根據生成的閾值，對頻譜數據進行譜線處理；2.15)對譜線處理后的數據信號進行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1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)對信號頻譜數據進行概率統計處理，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，根據最大值出現的位置是否相同，相同則統計次數n加1，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：席曉莉，李敏超，劉江凡，
申請(專利權)人：西安理工大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61