本发明专利技术公开了一种基于自适应信号处理的抗窄带干扰系统及方法，该模块位于数字基带前端，对接收到的数字中频信号进行滤波处理，将滤除干扰后的信号输出到数字基带，包括干扰信号的功率谱估计模块，干扰参考信号生成模块，自适应信号处理模块。本发明专利技术针对窄带噪声及连续波干扰给出了一种基于自适应信号处理的方法，对干扰信号进行准确的检测、跟踪与滤波。在滤除干扰信号的同时，最大限度的保留了有用信号成分。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该模块位于数字基带前端，对接收到的数字中频信号进行滤波处理，将滤除干扰后的信号输出到数字基带，包括干扰信号的功率谱估计模块，干扰参考信号生成模块，自适应信号处理模块。本专利技术针对窄带噪声及连续波干扰给出了一种基于自适应信号处理的方法，对干扰信号进行准确的检测、跟踪与滤波。在滤除干扰信号的同时，最大限度的保留了有用信号成分。【专利说明】
本专利技术属于卫星导航信号处理
，具体地说，涉及。
技术介绍
GNSS卫星信号通过远距离的空间传播到达地面后的接收功率已经非常微弱，加之近地的复杂电磁环境，GNSS接收机很容易受到带内干扰的影响，干扰信号将阻塞接收机对卫星信号的接收与解调。对于干信比小于15dB的干扰信号及2MHz带宽的GNSS信号，接收机信号处理经过解扩后能够对干扰产生有效抑制，但对于功率较强的干扰信号，GNSS接收机将出现性能下降，甚至无法捕获与跟踪GNSS卫星信号。传统的抗干扰方法通常使用FFT估计干扰频率，然后设计固定频率的陷波器滤除干扰信号，一般较少关注干扰信号的频率或带宽的变化。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供，滤除接收到的数字中频信号中的窄带干扰成分，以解决因干扰而导致接收机性能下降甚至无法正常工作的问题。其技术方案如下: 一种基于自适应信号处理的抗窄带干扰系统，位于数字基带前端，对接收到的数字中频信号进行滤波处理，将滤除干扰后的信号输出到数字基带，包括功率谱估计模块，干扰参考信号生成模块，自适应信号处理模块，其中，所述功率谱估计模块用于干扰信号的检测与幅频估计，所述干扰参考信号生成模块使用跟踪环路生成与干扰信号具有相关性的参考信号。所述自适应信号处理模块对输入信号进行自适应滤波处理，滤除干扰信号。 一种基于自适应信号处理的抗窄带干扰方法，包括以下步骤: 步骤1:采用列文森-杜宾算法对射频输出的数字中频信号进行功率谱估计，确定干扰的幅频及带宽；其中，硬件部分完成输入信号的自相关运算，保存自相关系数；由软件使用自相关系数，采用迭代方法计算反射系数、预测误差功率及预测误差滤波器的抽头权向量；然后，根据误差功率和权向量按照可配置的频率步长扫描带内频率点，并计算对应频率点的功率值；最后进行干扰判决，根据干扰频率计算频率控制字，用于初始化FLL中的数控振荡器；根据幅度及带宽信息确定自适应陷波器的步长参数； 步骤2:FLL在硬件实现，由软件完成对FLL的初始化配置，FLL实时完成对输入信号的干扰频率跟踪；其中数控振荡器实时输出与数字中频信号中的干扰成分所匹配的幅值，该幅值的频率始终与干扰成分的频率保持锁定；数控振荡器输出信号在FLL内部与下一组预检测积分时间段的输入信号混频的同时，被送至自适应信号处理模块作为参考干扰信号; 步骤3.数字中频信号d(n)与参考干扰信号u(n)被送至自适应信号处理模块的两个输入端口 ；自适应信号处理通过反馈调整权值《，然后对参考干扰信号u (η)进行加权运算，计算最像d (η)中加性干扰成分的干扰幅值y (η)，通过减法运算求出滤除干扰后的信号e(n) ;e(n)反馈到自适应滤波器计算下一组权值，同时作为输出信号送往基带。 本专利技术的有益效果: 本专利技术针对窄带噪声及连续波干扰给出了一种基于自适应信号处理的方法，对干扰信号进行准确的检测、跟踪与滤波。在滤除干扰信号的同时，最大限度的保留了有用信号成分。其中干扰检测根据自适应预测原理，采用最大熵功率谱估计的方法，其频率分辨率和准确度均优于FFT方法。干扰跟踪模块使用FLL，尤其对连续波干扰能够保持非常准确频率锁定，通过调整环路带宽还能够控制锁定频率的抖动范围；通过配置FLL的预检测积分长度可以调整频率牵入范围，使干扰检测模块的频率估计的偏差始终位于FLL收敛范围之内。干扰滤除采用自适应陷波器，比传统的陷波方法具有更陡峭的过渡带，通过调整步长参数还能够控制陷波带宽，达到对窄带噪声干扰的滤除作用。通过系统级联的方式可以对多个连续波或窄带干扰给予有效的抑制，提高GNSS接收机处于窄带干扰环境下的定位性能。 【专利附图】【附图说明】 图1是；抗窄带干扰系统的顶层结构框图。 图2是；功率谱估计模块。 图3是；干扰参考信号生成模块 图4是。自适应信号处理模块。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。 针对包含加性窄带干扰的GNSS信号，如图1所示，射频模块输出的数字中频信号带有窄带干扰成分，抗窄带干扰系统对数字中频信号进行处理，滤除窄带干扰信号后输出给GNSS接收机。具体操作步骤如下:第一、使用功率谱估计模块对中频信号进行谱分析操作，主要对干扰信号的频率做无偏估计，还包括干扰功率和干扰带宽的估计，如图2所示，主要包括两步:自相关运算和干扰频率检测与估值，然后将所估计的干扰频率输出给干扰参考信号生成模块作为跟踪环的初始频率。本设计中根据自适应预测原理采用列文森-杜宾算法，根据本专利技术所提出的方法也可以采用能有效进行幅频估计的任何一种功率谱估计算法。第二、干扰参考信号生成模块加载初始频率，并启动跟踪环路对输入的中频信号中窄带干扰成分进行频率跟踪，如图3所示，同时输出数控振荡器的信号作为参考干扰信号，该参考信号输出给自适应信号处理模块。干扰参考信号生成模块本设计中采用FLL，根据本专利技术所提出的方法也可以采用能有效跟踪频率的任何一种环路实现。进一步说干扰参考信号生成模块可以设计成能够产生与干扰信号具有相关性的信号的任何形式。图3中输入的中频信号与数控振荡器输出信号进行混频，通过积分器计算预检测积分，然后使用鉴频器计算频率误差，通过环路滤波器后对数控振荡器进行频率或相位补偿。整个环路的运行能有效跟踪输入的中频信号干扰成分。图3中在输入信号前端还设置了缓存功能，其主要目的在于使干扰参考信号生成模块和自适应信号处理模块对输入信号的处理保持同步。第三、自适应信号处理模块对输入的中频信号d(n)和参考信号u(n)进行自适应运算，实现陷波功能，滤除窄带干扰信号，如图4所示，其中自适应滤波器对输入的参考干扰信号u(n-k+l)到U (η)进行加权积分计算第η点干扰成分估值y (η)，然后与第η点的中频信号d(n)做减法运算得出滤波后的信号e (η)并输出给GNSS接收机，同时e (η)反馈给自适应滤波器用于权值更新，如此循环反馈至系统学习曲线到达稳态后，计算输出的e(n)即为有效滤除窄带干扰后的滤波信号。 本专利技术的实施方案包括三个步骤:第一，建立MATLAB算法模型，用于验证算法以及便于调整各参数以优化性能；第二，建立MATLAB定点化模型，为抗干扰模块在FPGA上的实现做准备工作。第三，硬件实现，综合考虑算法运算量及时钟频率和内存资源等因素，结合实际情况完成方案设计。在本专利技术中，干扰频率检测模块不要求实时完成，参考干扰信号生成模块与自适应信号处理模块要求实时完成。在本设计中，输入信号位宽为4比特，为了减少运算时间，乘法运算可以采用查表法实现；对于每个数字中频采样信号d(n)，最多只需要4个系统工作时钟，若采用上下时钟沿运算方式，只需要2个系统工作时钟便可实现。所以，只要满足系统工作时钟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于自适应信号处理的抗窄带干扰系统，其特征在于：位于数字基带前端，对接收到的数字中频信号进行滤波处理，将滤除干扰后的信号输出到数字基带，包括干扰信号的功率谱估计模块，干扰参考信号生成模块，自适应信号处理器模块其中，所述功率谱估计模块用于干扰信号的检测与幅频估计，所述干扰参考信号生成模块使用跟踪环路生成与干扰信号具有相关性的参考信号，所述自适应信号处理模块对输入信号进行自适应滤波处理，滤除干扰信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王大鹏，刘刚，李文刚，白杨，王亮，梁大伟，周文益，张科伟，
申请(专利权)人：西安航天华迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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