[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)環(huán)境下非平穩(wěn)干擾的抑制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811541210.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN109557513A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周柱;張茂軍;劉煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/36
• 分類號(hào): G01S7/36
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明公開了一種動(dòng)態(tài)環(huán)境下非平穩(wěn)干擾的抑制方法，包括以下步驟；1、對(duì)用陣列天線接收到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，估計(jì)干擾的波達(dá)方向DOA；2、在動(dòng)態(tài)環(huán)境下抑制干擾。本發(fā)明同時(shí)公開了一種動(dòng)態(tài)環(huán)境下非平穩(wěn)干擾的抑制系統(tǒng)，包括以下模塊：干擾波達(dá)方向估計(jì)模塊；時(shí)頻分析子模塊，自源點(diǎn)遴選子模塊，動(dòng)態(tài)環(huán)境干擾抑制模塊；本發(fā)明可以清晰的從信號(hào)的時(shí)頻分布圖中選出干擾信號(hào)的自源點(diǎn)，用自源點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)頻分布矩陣作干擾信號(hào)DOA估計(jì)，依據(jù)DOA估計(jì)結(jié)果進(jìn)行零陷擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)消除動(dòng)態(tài)環(huán)境下的非平穩(wěn)干擾的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到信號(hào)處理領(lǐng)域，特指一種動(dòng)態(tài)環(huán)境下非平穩(wěn)干擾的抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，接收機(jī)容易受到非平穩(wěn)干擾和載體振動(dòng)的影響。對(duì)于非平穩(wěn)干擾，使用處理平穩(wěn)干擾的方法處理效果不好，文獻(xiàn)1“D C Ricks,P G Cifuentes,J SGoldstein.What is Optimal Processing for Nonstationary Data[C].Pacific Grove,CA:34th Asilomar Conference on Signals,Systems,and Computers,2000,11,656-661”對(duì)此進(jìn)行了分析和仿真。接收機(jī)載體振動(dòng)引起的結(jié)果是：在權(quán)值更新的時(shí)間間隔內(nèi)，干擾入射方向容易移出原零陷位置，致使抗干擾處理之后的干擾殘余較大。

運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)處理以上問題主要步驟可歸納為兩大步驟：一、對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，在時(shí)頻分布圖上找出干擾信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)頻點(diǎn)，稱之為自源點(diǎn)，算出自源點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空時(shí)頻分布(STFD:Spatial Temporal Frequency Distribution)矩陣序列，該矩陣見于文獻(xiàn)2“Adel Belouchrani,Moeness G.Amin.Blind Source Separation Based on Time–Frequency Signal Representations[J].IEEE Transactions on Signal Processing,1998,46(11):2888-2897”之中，用空間譜方法如MUSIC算法分析該矩陣序列，即可估計(jì)出干擾的波達(dá)方向(DOA:Direction Of Arrival)；二、在獲取干擾信號(hào)DOA的條件下，可在干擾方向形成零陷并且擴(kuò)展零陷寬度，從而應(yīng)對(duì)載體的振動(dòng)，根據(jù)最小方差準(zhǔn)則，可用文獻(xiàn)3“Meng Hua Er.Linear Antenna Array Pattern Synthesis with Prescribed BroadNulls[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,1990,38(9):1496-1498.”的方法將零陷展寬下抗干擾轉(zhuǎn)化為基于接收信號(hào)矢量協(xié)方差矩陣的二次約束問題。通過以上處理即可在動(dòng)態(tài)環(huán)境下消除非平穩(wěn)干擾。具體步驟為：

一、干擾方向估計(jì)

現(xiàn)以GPS信號(hào)接收為例進(jìn)行分析，采用何種導(dǎo)航信號(hào)對(duì)于抗干擾而言，處理方法相同。接收機(jī)接收到的信號(hào)由信號(hào)、白噪聲和干擾組成。對(duì)于用陣列天線接收到的信號(hào)，其數(shù)學(xué)形式可以表示為

其中s(t)，S表示GPS信號(hào)的天線陣響應(yīng)；y_i(t)，a_i分別表示第i個(gè)干擾及其天線陣列響應(yīng)。設(shè)有P個(gè)干擾從不同方向入射。干擾帶寬相對(duì)于載頻來說可以看作窄帶信號(hào)，不同陣元接收到信號(hào)的相位差僅僅取決于信號(hào)入射方向，認(rèn)為不同陣元間接收信號(hào)的時(shí)差內(nèi)信號(hào)頻率不會(huì)發(fā)生變化。v(t)是均值為零的加性高斯白噪聲。

為方便分析，按照文獻(xiàn)2的方法，將干擾幅度提取到空間加權(quán)矢量之前，使干擾能量歸一化，如下式所示