功率增强背景下的一种频域抗干扰算法制造技术

为有效解决功率增强下传统频域抗干扰算法受强导航信号影响的问题，本发明专利技术提出功率增强背景下的一种频域抗干扰算法。本发明专利技术首先利用导航信号功率谱对称的特性，通过对称相消消除导航信号对干扰检测的影响。对消掉信号后利用子带划分和传统的FCME算法进行自适应干扰检测门限估计及干扰抑制。最后利用逆傅里叶变换获得干扰抑制后的时域信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星导航抗干扰领域，更具体地说，涉及一种频域抗干扰方法。
技术介绍
频域抗干扰易于工程实现且能够有效抑制各类窄带干扰，已被广泛应用到各类GNSS(Global Navigation Satellite System)抗干扰接收机中。经过多年研究，研究人员相继提出了分段归零法(Fraction Zeroize,FZ)、门限归零法(Threshold Zeroize,TZ)和分段抑制法(Fraction Clip,FC)等算法。上图所示为基于FFT的TZ法，其核心在于如何合理设置门限。由于导航信号通常非常微弱，上述问题本质上是在平坦的噪声谱中进行干扰检测。由于噪声通常受接收机温度和外界环境噪声影响，其功率通常是未知的。为此，BCME(Backward Consecutive Mean Excision)、FCME(Forward Consecutive Mean Excision)和LAD(Localization Algorithm based on Double-threshold)及LAD_ACC(LAD with Adjacent Cluster Combing)等自适应门限检测算法被相继提出以应对变化的噪声。为进一步增强GNSS的抗干扰性能，各GNSS均准备发展导航信号增强技术。例如，GPS-ⅢC在战时将采用点波束，信号的功率将与噪声相当。此外，GNSS中的上注等设备由于采用大口径接收天线，天线增益较大，信号的功率将可能接近噪声功率，甚至超过噪声功率。此时，信号将不再淹没在噪声中，强信号的谱线可能超过噪底，影响干扰的检测。此时，要成功检测干扰，需要在不同频率处设置不同的门限。若采用统一的门限，漏检和虚警之间的矛盾将难以调和。BCME、FMCE和LAD等基于单一门限的传统算法将失效。为此，研究功率增强背景下的频域抗干扰技术是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术为了有效解决功率增强下频域抗干扰问题，提出功率增强背景下的一种频域抗干扰算法。本专利技术的基本思路是：利用导航信号功率谱对称的特性，通过对称相消消除信号对干扰检测的干扰。利用对称性消除信号无需估计导航信号功率，同时不会改变噪声的特性，仅引起噪声方差增大一倍。对消掉信号后利用子带划分和传统的FCME算法进行自适应干扰检测门限估计及干扰抑制。本专利技术的技术方案是：功率增强背景下的一种频域抗干扰算法，具体包括下述步骤：第一步：载波剥离对输入中频信号xIF(n)乘以本地参考信号进行载波剥离x(n)＝xIF(n)exp(-j2πnfc/fs)其中，fc为标称载波频率，fs为采样频率，n为信号的序号，n＝0,1,2,3...。第二步：功率谱估计利用下式计算载波剥离后信号x(n)的功率谱P(k)＝|X(k)|2其中，X(k)为x(n)的离散傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)。 X ( k ) = Σ n = 0 N - 1 x ( n ) e - j 2 π k n / N ]]>第三步：对称相消利用下式对消掉导航信号D(k)＝P(k)-P(N-k+1)其中，k＝0,1,2,…N/2-1，N为离散傅里叶变换(FFT)的点数。第四步：求子带均值利用下式获得对消后信号D(k)的子带均值 D a c c ( l ) = 1 M Σ k = ( l - 1 ) M l M D ( k ) ]]>其中，M为子带的采样点数，l为子带的序号。第五步：求子带均值平方利用下式计算Dacc(l)的平方 G ( l ) = D a c c 2 ( l ) . ]]>第六步：计算检测门限首先利用下式计算前向连续均值相减算(FCME)法的阈值参数 T = ( Q - 1 ( P F A 2 ) ) 2 ]]>其中：Q-1(·)为右尾概率逆函数，PFA为设置的干扰检测虚警概率。设置FCME算法的阈值参数为T，启动FCME计算G(l)的检测门限。当FCME收敛后，得到检测门限Th。FCME算法具体步骤参见文献“Spectrum sensing with forward methods”，J.J.J.Lehtomaki等，2006IEEE Military Communications conference。第七步：频谱加权搜索大于检测门限Th的G(l)，记其序号为lTh。若Dacc(lTh)＞0，则将X(k)中序号为kTh的置零，其中，kTh∈[(lTh-1)M,...,lThM]；否则，则将X(k)中序号为k′Th的置零，其中，k′Th∈[N+1-(lTh-1)M,...,N+1-lThM]；将X(k)赋值给Y(k)；第八步：加权后频谱逆FFT处理对Y(k)作逆傅里叶变换获得抗干扰后序列y(n) y ( n ) = 1 N Σ n = 0 N - 1 Y ( k ) e 本文档来自技高网...

【技术保护点】
功率增强背景下的一种频域抗干扰算法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：载波剥离对输入中频信号xIF(n)乘以本地参考信号进行载波剥离x(n)＝xIF(n)exp(‑j2πnfc/fs)其中，fc为标称载波频率，fs为采样频率，n为信号的序号，n＝0,1,2,3…；第二步：功率谱估计利用下式计算载波剥离后信号x(n)的功率谱P(k)＝|X(k)|2其中，X(k)为x(n)的离散傅里叶变换，X(k)=Σn=0N-1x(n)e-j2πkn/N]]>第三步：对称相消利用下式对消掉导航信号D(k)＝P(k)‑P(N‑k+1)其中，k＝0,1,2,…N/2‑1，N为离散傅里叶变换的点数；第四步：求子带均值利用下式获得对消后信号D(k)的子带均值Dacc(l)=1MΣk=(l-1)MlMD(k)]]>其中，M为子带的采样点数，l为子带的序号；第五步：求子带均值平方利用下式计算Dacc(l)的平方G(l)=Dacc2(l)]]>第六步：计算检测门限首先利用下式计算前向连续相减均值算法的阈值参数T=(Q-1(PFA2))2]]>其中：Q‑1(·)为右尾概率逆函数，PFA为设置的干扰检测虚警概率；然后设置FCME算法的阈值参数为T，启动FCME计算G(l)的检测门限；当FCME收敛后，得到检测门限Th；第七步：频谱加权搜索大于检测门限Th的G(l)，记其序号为lTh；若Dacc(lTh)＞0，则将X(k)中序号为kTh的置零，其中，kTh∈[(lTh‑1)M,...,lThM]；否则，则将X(k)中序号为k′Th的置零，其中，k′Th∈[N+1‑(lTh‑1)M,...,N+1‑lThM]；将X(k)赋值给Y(k)；第八步：加权后频谱逆FFT处理对Y(k)作逆傅里叶变换获得抗干扰后序列y(n)y(n)=1NΣk=0N-1Y(k)ej2πkn/N.]]>...

【技术特征摘要】
1.功率增强背景下的一种频域抗干扰算法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：载波剥离对输入中频信号xIF(n)乘以本地参考信号进行载波剥离x(n)＝xIF(n)exp(-j2πnfc/fs)其中，fc为标称载波频率，fs为采样频率，n为信号的序号，n＝0,1,2,3…；第二步：功率谱估计利用下式计算载波剥离后信号x(n)的功率谱P(k)＝|X(k)|2其中，X(k)为x(n)的离散傅里叶变换， X ( k ) = Σ n = 0 N - 1 x ( n ) e - j 2 π k n / N ]]>第三步：对称相消利用下式对消掉导航信号D(k)＝P(k)-P(N-k+1)其中，k＝0,1,2,…N/2-1，N为离散傅里叶变换的点数；第四步：求子带均值利用下式获得对消后信号D(k)的子带均值 D a c c ( l ) = 1 M Σ k = ( l - 1 ) M l M D ( k ) ]]>其中，M为子带的采样点数，l为子带的序号；第五步：求子带均值平方利用下式计算Dacc(l)的平方 G ( l ) = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峥嵘，李建，聂俊伟，王飞雪，陈华明，李柏渝，鲁祖坤，耿正霖，陈飞强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43