概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法技术

本发明专利技术公开了一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，按照以下步骤实施：步骤1、信号预处理，最后各自分为I路及Q路信号进行输出；步骤2、频域处理，对步骤1最后输出的I路及Q路信号分为两个支路分别进行处理，然后将延迟后的信号与得到的信号通过加法器进行合成；步骤3、空域处理，对步骤2最后合成的输出信号进行空域功率倒置自适应滤波，对信号中的宽带干扰进行抑制，得到最终的输出信号。本发明专利技术方法解决了频域空域联合抗干扰时，窄带干扰淹没在宽带干扰而使抗干扰算法降低性能或者失灵的问题，扩大了频域空域联合抗干扰算法的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法
本专利技术属于全球导航卫星系统抗干扰
，涉及一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法。
技术介绍
随着全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，简称GNSS)技术的日渐成熟，不管在军事领域还是民用领域GNSS均表现出其无可比拟的重要性，GNSS技术的研究发展与应用受到越来越多人的关注。但是导航卫星的信号功率低，很容易受到各种有意无意的干扰影响，特别是在战时会受到强干扰压制，而不能正常工作。现有技术中，在复杂电磁环境时，窄带干扰与宽带干扰并存的情况下，通常采用空域滤波、空时联合(STAP)、频域级联空域等算法进行抗干扰处理。单纯的空域滤波算法虽然能够同时滤除窄带干扰和宽带干扰，但窄带干扰将降低阵列天线自由度，减小抗干扰数目。空时联合的算法复杂，计算量过大，对硬件要求高。频域级联空域先用频域滤波技术滤除窄带干扰，再经过空域滤波滤除更多的干扰，但当窄带与宽带干扰共存，且窄带干扰功率低于宽带干扰时，进行频域滤波检测不出窄带干扰位置，会导致普通频域级联空域抗干扰算法失效。因此，现有的技术各有优缺点，还需要研制新的导航卫星抗干扰方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，解决了现有技术在干扰信号情况中，窄带干扰和宽带干扰并存，尤其是窄带干扰的中心频率落在宽带干扰带宽中，并功率低于宽带干扰，导致系统性能明显下降或不能正常工作的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，按照以下步骤实施：步骤1、信号预处理；步骤2、频域处理；步骤3、空域处理。本专利技术的有益效果是：对被干扰的GNSS信号经过射频前端处理得到的中频信号进行A/D采集、数字下变频、滤波、插值，然后采用重叠加窗FFT的频域滤波抑制窄带干扰，最后将信号再通过空域自适应滤波模块进行宽带干扰滤除，完成滤除干扰信号的目的。上述的进行重叠加窗FFT的频域压制技术抑制窄带干扰时，由于窄带干扰可能在一段时间中淹没在宽带干扰中，在FFT变换后找不到窄带干扰峰值，应用概率统计算法，窄带干扰很容易被检测出来进行有效滤除，还可根据要求采用实时性较好的统计算法。对于空域滤波模块采用快速自适应滤波算法进行功率倒置滤波，大大提高系统的动态性能。该算法提高了频域空域联合抗干扰算法的稳定性、实时性，扩大了频域空域联合抗干扰算法的适用范围提高了系统的抗干扰能力。附图说明图1是本专利技术方法所依赖的系统框图；图2是本专利技术方法中的信号预处理部分的原理框图；图3是本专利技术方法中的频域滤波部分的原理框图；图4是本专利技术方法中的空域滤波部分的原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图1，是本专利技术概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，所依赖的系统的三部分，即信号预处理部分、频域滤波部分和空域滤波部分，其中，信号预处理部分的结构是，包括多路射频前端、A/D数据采集器，每一路A/D数据采集器与数字下变频器、低通滤波器及抽取器依次连接；频域滤波部分的结构是，包括两条支路，其中一条支路是，包括加窗器、FFT处理模块、阈值生成及谱线处理模块、IFFT处理模块、50％延迟处理模块依次连接而成；另一条支路是，包括50％延迟处理模块、加窗器、FFT处理模块、阈值生成及谱线处理模块、IFFT处理模块依次连接而成，两条支路的I、Q两路最后同时与加法器连接，对应相加后的输出信号用于下一步的空域滤波。加窗器(Blackman窗)采用了旁瓣抑制效果较好的Blackman窗函数实施，显著减小信号频谱的泄露；概率统计则根据每帧中最大值出现位置的统计值与设定门限进行比较，大于门限则为单频干扰，进行处理；空域滤波部分的结构是，由滤波器结构和自适应滤波算法两部分组成，自适应滤波算法即为本专利技术创新的梯度变步长最小均方算法(简称GVSS-NLMS)。本专利技术概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，依赖于上述的结构及原理，按照以下步骤实施：步骤1、信号预处理参照图2，对射频前端处理后得到的中频信号进行A/D数据采集，将采集到的数据信号进行数字下变频的处理；再将数字下变频处理后得到的I路及Q路信号同时进行低通滤波，然后同时进行抽取处理，最后各自分为I路及Q路信号进行输出，用于后续处理；步骤2、频域处理参照图3，频域滤波处理的具体步骤是：对步骤1最后输出的I路及Q路信号分为两个支路分别进行处理，一个支路是：2.11)I路及Q路信号进行加窗处理，窗函数的引入使得后续的快速傅里叶变换(FFT变换)得到的截断序列边界变得平滑，因此能够减轻后续FFT的能量泄露；2.12)对步骤1输出的信号进行FFT变换，输出信号频谱；2.13)对信号频谱数据进行概率统计处理，检测出频谱中的窄带干扰，比较窄带干扰与宽带干扰最大值的比值，根据最大值出现的位置是否相同，相同则统计次数n加1，不同则统计次数n减1；设定一个上限Nmax和一个下限Nmin，如果统计次数超出上限或低于下限则n保持不变；设定2个门限α和β，n大于α(β<α<Nmax)说明有一个单频干扰，进行置零处理；如果n小于β(β>Nmin)则认为没有单频干扰，需要多次试验得到生成合适的阈值；2.14)根据生成的阈值，对频谱数据进行谱线处理；2.15)对谱线处理后的数据信号进行IFFT变换(逆FFT变换)，将频域处理后的信号进行IFFT变换为时域信号；2.16)再对时域信号进行50％延迟处理；另一个支路是：2.21)对步骤1输出的信号进行50％延迟；2.22)对I路及Q路信号进行加窗处理，该窗函数的引入使得快速傅里叶变换(FFT变换)得到的截断序列边界变得平滑，因此能够减轻后续FFT的能量泄露，2.23)进行FFT变换，输出加窗后信号频谱；2.24)对信号频谱数据进行概率统计处理，检测出频谱中的窄带干扰，比较窄带干扰与宽带干扰最大值的比值，根据最大值出现的位置是否相同，相同则统计次数n加1，不同则统计次数n减1；设定一个上限Nmax和一个下限Nmin，如果统计次数超出上限或低于下限则n保持不变；设定2个门限α和β，n大于α(β<α<Nmax)说明有一个单频干扰，进行置零处理；如果n小于β(β>Nmin)则认为没有单频干扰，需要多次试验得到生成合适的阈值；2.25)根据生成的阈值，对频谱数据进行谱线处理；2.26)对谱线处理后的数据进行IFFT变换(逆FFT变换)，将频域处理后的信号进行IFFT变换为时域信号；2.27)将步骤2.16)延迟后的信号与步骤2.26)得到的信号通过加法器进行合成；步骤3、空域滤波处理参照图4，对步骤2最后合成的输出信号进行空域功率倒置自适应滤波，对信号中的宽带干扰进行抑制，得到最终的输出信号，基于GVSS-LMS算法的功率倒置自适应滤波算法权值的更新公式是：...

【技术保护点】
一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，其特点在于，按照以下步骤实施：步骤1、信号预处理；步骤2、频域处理；步骤3、空域处理。

【技术特征摘要】
1.一种概率搜索辅助的频域空域联合抗干扰方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、信号预处理对射频前端处理后得到的中频信号进行A/D数据采集，将采集到的数据信号进行数字下变频的处理；再将数字下变频处理后得到的I路及Q路信号同时进行低通滤波，然后同时进行抽取处理，最后各自分为I路及Q路信号进行输出；步骤2、频域处理对步骤1最后输出的I路及Q路信号分为两个支路分别进行处理，其中一个支路是：2.11)I路及Q路信号进行加窗处理；2.12)对步骤1输出的信号进行FFT变换，输出信号频谱；2.13)对信号频谱数据进行概率统计处理，检测出频谱中的窄带干扰，比较窄带干扰与宽带干扰最大值的比值，根据最大值出现的位置是否相同，相同则统计次数n加1，不同则统计次数n减1；设定一个上限Nmax和一个下限Nmin，如果统计次数超出上限或低于下限则n保持不变；设定2个门限α和β，n大于α，β<α<Nmax，说明有一个单频干扰，进行置零处理；如果n小于β，β>Nmin，则认为没有单频干扰，得到生成合适的阈值；2.14)根据生成的阈值，对频谱数据进行谱线处理；2.15)对谱线处理后的数据信号进行IFFT变换，将频域处理后的信号进行IFFT变换为时域信号；2.16)再对时域信号进行50％延迟处理；另一个支路是：2.21)对步骤1输出的信号进行50％延迟；2.22)对I路及Q路信号进行加窗处理，2.23)进行FFT变换，输出加窗后信号频谱；2.24)对信号频谱数据进行概率统计处理，检测出频谱中的窄带干扰，比较窄带干扰与宽带干扰最大值的比值，根据最大值出现的位置是否相同，相同则统计次数n加1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：席晓莉，李敏超，刘江凡，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61