[發明專利]一種基于自適應信號處理的抗窄帶干擾系統及方法

在審

• 申請號: 201510033547.6
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104502925A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 王大鵬;劉剛;李文剛;白楊;王亮;梁大偉;周文益;張科偉
• 申請（專利權）人: 西安航天華迅科技有限公司
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于衛星導航信號處理技術領域，具體地說，涉及一種基于自適應信號處理的抗窄帶干擾系統及方法。

背景技術

GNSS衛星信號通過遠距離的空間傳播到達地面后的接收功率已經非常微弱，加之近地的復雜電磁環境，GNSS接收機很容易受到帶內干擾的影響，干擾信號將阻塞接收機對衛星信號的接收與解調。對于干信比小于15dB的干擾信號及2MHz帶寬的GNSS信號，接收機信號處理經過解擴后能夠對干擾產生有效抑制，但對于功率較強的干擾信號，GNSS接收機將出現性能下降，甚至無法捕獲與跟蹤GNSS衛星信號。傳統的抗干擾方法通常使用FFT估計干擾頻率，然后設計固定頻率的陷波器濾除干擾信號，一般較少關注干擾信號的頻率或帶寬的變化。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種基于自適應信號處理的抗窄帶干擾系統及方法，濾除接收到的數字中頻信號中的窄帶干擾成分，以解決因干擾而導致接收機性能下降甚至無法正常工作的問題。其技術方案如下：

一種基于自適應信號處理的抗窄帶干擾系統，位于數字基帶前端，對接收到的數字中頻信號進行濾波處理，將濾除干擾后的信號輸出到數字基帶，包括功率譜估計模塊，干擾參考信號生成模塊，自適應信號處理模塊，其中，所述功率譜估計模塊用于干擾信號的檢測與幅頻估計，所述干擾參考信號生成模塊使用跟蹤環路生成與干擾信號具有相關性的參考信號。所述自適應信號處理模塊對輸入信號進行自適應濾波處理，濾除干擾信號。

一種基于自適應信號處理的抗窄帶干擾方法，包括以下步驟：

步驟1：采用列文森-杜賓算法對射頻輸出的數字中頻信號進行功率譜估計，確定干擾的幅頻及帶寬；其中，硬件部分完成輸入信號的自相關運算，保存自相關系數；由軟件使用自相關系數，采用迭代方法計算反射系數、預測誤差功率及預測誤差濾波器的抽頭權向量；然后，根據誤差功率和權向量按照可配置的頻率步長掃描帶內頻率點，并計算對應頻率點的功率值；最后進行干擾判決，根據干擾頻率計算頻率控制字，用于初始化FLL中的數控振蕩器；根據幅度及帶寬信息確定自適應陷波器的步長參數；

步驟2：FLL在硬件實現，由軟件完成對FLL的初始化配置，FLL實時完成對輸入信號的干擾頻率跟蹤；其中數控振蕩器實時輸出與數字中頻信號中的干擾成分所匹配的幅值，該幅值的頻率始終與干擾成分的頻率保持鎖定；數控振蕩器輸出信號在FLL內部與下一組預檢測積分時間段的輸入信號混頻的同時，被送至自適應信號處理模塊作為參考干擾信號；

步驟3.數字中頻信號d(n)與參考干擾信號u(n)被送至自適應信號處理模塊的兩個輸入端口；自適應信號處理通過反饋調整權值w，然后對參考干擾信號u(n)進行加權運算，計算最像d(n)中加性干擾成分的干擾幅值y(n)，通過減法運算求出濾除干擾后的信號e(n)；e(n)反饋到自適應濾波器計算下一組權值，同時作為輸出信號送往基帶。

本發明的有益效果：

本發明針對窄帶噪聲及連續波干擾給出了一種基于自適應信號處理的方法，對干擾信號進行準確的檢測、跟蹤與濾波。在濾除干擾信號的同時，最大限度的保留了有用信號成分。其中干擾檢測根據自適應預測原理，采用最大熵功率譜估計的方法，其頻率分辨率和準確度均優于FFT方法。干擾跟蹤模塊使用FLL，尤其對連續波干擾能夠保持非常準確頻率鎖定，通過調整環路帶寬還能夠控制鎖定頻率的抖動范圍；通過配置FLL的預檢測積分長度可以調整頻率牽入范圍，使干擾檢測模塊的頻率估計的偏差始終位于FLL收斂范圍之內。干擾濾除采用自適應陷波器，比傳統的陷波方法具有更陡峭的過渡帶，通過調整步長參數還能夠控制陷波帶寬，達到對窄帶噪聲干擾的濾除作用。通過系統級聯的方式可以對多個連續波或窄帶干擾給予有效的抑制，提高GNSS接收機處于窄帶干擾環境下的定位性能。

附圖說明

圖1是；抗窄帶干擾系統的頂層結構框圖。

圖2是；功率譜估計模塊。

圖3是；干擾參考信號生成模塊

圖4是。自適應信號處理模塊。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。