[發明專利]一種基于短時傅里葉變換的空頻自適應處理抗干擾方法

有效

• 申請號: 202010762611.5
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112073076B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王沛堯;朱岱寅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/12;H03H21/00;G06F17/14;H04B7/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種基于短時傅里葉變換的空頻自適應處理抗干擾方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、獲取陣列接收信號S；所述陣列接收信號S為大小M*P的樣本矩陣；M是陣列天線的陣元個數，P為采樣點數；

步驟S2、采用短時傅里葉變換將傳感器陣列接收到的時域信號轉換到時頻域，即對陣列接收信號S的各行數據分別進行短時傅里葉變換；

步驟S3、將時頻域劃分為期望信號區域Ω_s和干擾噪聲區域Ω_i+n；去除區域中的噪聲點；在去除噪聲后的干擾區域Ω_i中分離各個干擾信號；具體地，

步驟S3.1、求取各時頻點的信號導向矢量a(t,f)；

步驟S3.2、根據期望信號的標稱導向矢量a₀(f)及給定的誤差范圍，與a(t,f)做比較后將時頻域分成期望信號區域Ω_s和干擾噪聲區域Ω_i+n；具體如下：

其中△為用于衡量各時頻點導向矢量a_i(t,f)和標稱導向矢量a₀(f)的相似度的參數，a(t,f)為信號導向矢量；

定義誤差導向矢量a_e(f)為：

其中τ_e為誤差延時矢量；根據標稱導向矢量a₀(f)和誤差導向矢量a_e(f)設置閾值如下：

對時頻域進行如下劃分：

步驟S3.3、設定噪聲門限，根據門限大小去除Ω_i+n中的噪聲時頻點得到期望信號區域Ω_s和干擾噪聲區域Ω_i；計算Ω_s和Ω_i中各頻點處的信號延時，根據延時對Ω_i中的干擾信號進行分離；

設置噪聲門限△₂，在每個時間切片上根據噪聲門限△₂剔除噪聲點；對某一時間切片(t_s,f)∈Ω_i：

其中X表示采用短時傅里葉變換后的轉換信號；滿足上式的時頻點(t_s,f_s)即為噪聲點，從Ω_i中剔除；在Ω_s和Ω_i中求出各時頻點處信號的延時如下：

將Ω_i中各時頻點處的τ_i(t,f)根據大小分成J類，由于信號重疊部分較少，所以包含時頻點點數較多的K類區域為各干擾信號所在區域剩余部分為信號重疊區域Ω_o；分別將Ω_s和中的τ_i(t,f)求和取平均，即可得到期望信號延時估計值τ_s和各干擾信號延時估計值τ_k；

步驟S4、分別計算期望信號和各干擾信號的導向矢量a(f)；重構各頻點的干擾加噪聲協方差矩陣；具體地，根據步驟S3獲取的期望信號延時估計值τ_s和干擾信號的延時估計值τ_k計算期望信號和干擾信號的導向矢量估計值如下：

利用時頻域上的頻率切片計算各頻點的協方差矩陣如下：

其中N為頻率切片長度；利用R_s(f)計算Capon空間譜：

則干擾信號的協方差矩陣如下所示：

因此噪聲協方差矩陣R_n(f)：

R_n(f)＝σ_n²I

其中I為單位矩陣；σ_n²為噪聲功率估計值可由R_s(f)的最小特征值得到，對R_s(f)做特征值分解有：

其中λ_i和u_i分別表示第i個特征值及該特征值對應的特征向量，則有σ_n²＝λ_min；

由和R_n(f)可求得干擾加噪聲協方差矩陣如下：

其中K代表干擾信號的個數；

步驟S5、通過MVDR算法計算各頻點的自適應權矢量ω(f)。