CN103064090A

CN103064090A - 一种抗干扰方法

Info

Publication number: CN103064090A
Application number: CN2012105743957A
Authority: CN
Inventors: 张旭东; 何訸; 陈红光
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种抗干扰方法，具体将处理后的信号先经过频域抗干扰处理后，再将处理后的信号经过空域抗干扰处理。频域抗干扰处理能够抑制强窄带干扰，再经过空域抗干扰处理后，能够将进入接收机的宽带干扰信号的滤除。本发明的抗干扰方法通过级联频域抗干扰和空域抗干扰，使得频域抗干扰和空域抗干扰的分工明确，频域陷波抗干扰主要用于抑制窄带干扰，减少进入空域抗干扰的干扰个数，使得空域抗干扰有更多的自由度来抑制宽带干扰，达到一种较好的干扰抑制效果。

Description

一种抗干扰方法

技术领域

本发明属于卫星导航技术应用领域，特别涉及一种用于抑制卫星导航接收机中的宽带、窄带和扫频干扰的联合域抗干扰方法。

背景技术

卫星导航系统是由在天空中运行的卫星、地面中心站、用户终端三部分组成。一般卫星导航系统的主要功能是定位、授时、通信。

由于卫星导航接收机实际工作环境存在电磁干扰，而且到达地面的卫星非常微弱，这样一来卫星导航接收机很容易受到外界各种类型的干扰，特别是人为的干扰，最终将导致导航系统定位精度的降低甚至无法正常工作，甚至失去导航定位的能力。若要充分发挥卫星导航系统在未来信息化战争中的作用，就必须增强卫星导航接收机的抗干扰能力，因此有必要设计一种性能良好的卫星导航接收机抗干扰方案。

现有的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）接收机抗干扰技术可以按不同的域分成四类：时域抗干扰技术、频域抗干扰技术、空域抗干扰技术、联合域抗干扰技术。联合域抗干扰技术中的空时抗干扰技术是目前GNSS接收机抗干扰技术的研究热点。

时域和频域滤波对宽带干扰的抑制效果很差；空域抗干扰技术可以有效地抑制宽带干扰，但是它对干扰信号的来向和GNSS信号的来向有一定的要求；空时抗干扰技术比单纯的空域抗干扰技术具有更高的自由度，但是其算法复杂，不易工程实现，并且和单纯的空域抗干扰技术一样，对干扰信号的来向和GNSS信号的来向有一定的要求。

发明内容

本发明的目的是针对目前卫星导航接收机抗干扰技术存在的上述问题，研究设计一种用于卫星导航接收机的联合域抗干扰方法，能有效的抑制宽带、窄带和扫频干扰。

本发明的技术方案为：一种抗干扰方法，具体包括如下步骤：

将卫星导航接收机射频前端每个天线阵元输出的信号分成两路，记为：第一路信号和第二路信号；将第一路信号依次经过加窗处理、1/2延迟处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理处理；将第二路信号依次经过1/2延迟处理、加窗处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理处理；将经过频域抗干扰处理后的第一路信号和第二路信号分别进行傅立叶逆变换后做重叠处理后，重叠处理后的信号即为经过频域抗干扰处理后的输出数据；

将多个天线阵元输出的经过频域抗干扰处理后的输出数据分别输入到对应的空域滤波器中，再将各个空域滤波器输出的数据进行加权处理，即完成空域抗干扰处理。

本发明的有益效果：本发明的抗干扰方法将处理后的信号先经过频域抗干扰处理后，再将处理后的信号经过空域抗干扰处理。频域抗干扰处理能够抑制强窄带干扰，再经过空域抗干扰处理后，能够将进入接收机的宽带干扰信号的滤除。本发明的抗干扰方法通过级联频域抗干扰和空域抗干扰，使得频域抗干扰和空域抗干扰的分工明确，频域陷波抗干扰主要用于抑制窄带干扰，减少进入空域抗干扰的干扰个数，使得空域抗干扰模块有更多的自由度来抑制宽带干扰，达到一种较好的干扰抑制效果；而且整个方法可以集成在FPGA中实现，有利于接收机的小型化设计。

附图说明

图1是卫星导航接收机的系统框图；

图2是卫星导航接收机的频域抗干扰处理的原理图；

图3是卫星导航接收机的空域抗干扰处理的原理图；

图4是实施例的卫星导航接收机抗干扰方法的原理图。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明的系统框图和一种具体实施方案的原理图，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1给出了卫星导航接收机的系统框图，卫星导航接收机的抗干扰模块放在射频模块之后，射频模块把导航信号下变频到基带后，再由抗干扰模块处理，进行干扰抑制。抗干扰模块具体完成本发明所提出的抗干扰方法。

本发明的卫星导航接收机抗干扰方法，具体包括如下步骤：将卫星导航接收机射频前端每个天线阵元输出的信号分成两路，记为：第一路信号和第二路信号；将第一路信号依次经过加窗处理、1/2延迟处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理处理；将第二路信号依次经过1/2延迟处理、加窗处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理处理；将经过频域陷波抗干扰处理后的第一路信号和第二路信号分别进行傅立叶逆变换后做重叠处理后，重叠处理后的信号即为经过频域陷波抗干扰处理后的输出数据；将多个每个天线阵元输出的经过频域陷波抗干扰处理后的输出数据分别输入到对应的空域滤波器中，将各个空域滤波器输出的数据进行加权处理，即完成空域抗干扰处理。

图2给出了频域抗干扰的原理图，本实施方案中的频域抗干扰部分采用两路信号叠加的方式输出，减小信号的畸变，加窗处理是防止FFT（Fast Fourier Transformation），处理的频谱泄露，频域抗干扰处理根据FFT输出的谱线进行处理，完成窄带干扰抑制。

综合考虑频谱泄露改善和信噪比下降这两方面因素，这里的加窗处理具体可以采用hamming窗。

这里的频域抗干扰处理具体可以采用门限检测法、K谱线算法或中值滤波法。

在本实施例中，具体采用门限检测法。门限检测法的关键问题是怎样选择合适的门限，门限值设定的太低会把有用信号当作是干扰被抑制掉；门限值设定的太高可以把功率很强的干扰抑制掉。

在这里采用一阶距法确定门限。一阶距法需要估计接收信号谱线幅值的一阶距，其门限值随着接收信号的统计特性的改变而改变，是一种自适应门限计算方法，具体过程如下：假设每批数据的长度为M，那么每次FFT运算会得到M根谱线，设其幅值为a(i)，其中i＝1,2,…,M，那么一阶距法的干扰检测门限计算公式为：

其中，λ是预先设置的门限优化因子，一般取值为2到5之间。由一阶距法的干扰检测门限计算公式可以发现，该门限值等于谱线幅值的平均值的λ倍，λ的取值直接影响到抗干扰的效果，需根据实际情况具体确定。

图3给出了空域抗干扰处理的原理图，本实施方案中的空域抗干扰部分是由四阵元天线来完成的，每个天线阵元的输出信号都与一个自适应权值相乘，其中第一路权值固定为1，然后把四路信号相加，完成空域抗干扰。

图4给出了本实施例的卫星导航接收机抗干扰方法的原理图，从图4可以看出，本实施方案是先进行频域抗干扰然后进行空域抗干扰，从接收天线的四个阵元输出的四路信号分别进行频域抗干扰，然后同时输出到空域抗干扰部分，进而完成频域和空域的级联抗干扰。

本发明的方法同时吸收了频域抗干扰技术和空域抗干扰技术的优点，可以采用现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）逻辑器件，通过对其内部逻辑资源的配置构成一个干扰抑制器，以实现对卫星导航接收机中的干扰信号进行抑制。

本发明的方法具有以下几个优点在：(1)能够抑制频域抗干扰技术不能抑制的宽带干扰信号；(2)能够抑制的干扰总个数大于接收天线的阵元数；(3)可以使用FPGA实现，有利于整个接收机的小型化设计，在不增加接收天线阵元的情况下使接收机能抑制的最大干扰个数增加，具有高性能、小型化、低成本等优点。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种抗干扰方法，具体包括如下步骤：

将多个每个天线阵元输出的经过频域抗干扰处理后的输出数据分别输入到对应的空域滤波器中，再将各个空域滤波器输出的数据进行加权处理，即完成空域抗干扰处理。

2.根据权利要求1所述的抗干扰方法，其特征在于，所述的加窗处理具体可以采用hamming窗。

3.根据权利要求1或2所述的抗干扰方法，其特征在于，所述的频域抗干扰处理具体采用门限检测法。

4.根据权利要求3所述的抗干扰方法，其特征在于，具体采用一阶距法确定所述的门限。

5.根据权利要求4所述的抗干扰方法，其特征在于，所述的一阶距法的具体过程如下：设每次处理的数据的长度为M，那么每次傅立叶变换后会得到M根谱线，设其幅值为a(i)，其中，i＝1,2,…,M，那么干扰检测门限计算公式为：其中，λ是预先设置的门限优化因子。

6.根据权利要求5所述的抗干扰方法，其特征在于，所述的λ一般取值为2到5之间。