一种空时自适应抗干扰方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信抗干扰技术领域，公开了一种空时自适应抗干扰方法，包括以下步骤：采集数字中频信号，并对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号；将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据；计算各所述抽头数据的协方差矩阵，并对所述协方差矩阵进行求逆，得到逆矩阵；根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值；利用所述抗干扰权值对相应抽头数据进行空时二维滤波，得到抗干扰滤波后的复基带信号。本发明专利技术具有抗干扰处理硬件消耗小，抗干扰权值更新速度快的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种空时自适应抗干扰方法及装置
本专利技术涉及抗干扰通信
，具体涉及一种空时自适应抗干扰方法、装置以及计算机存储介质。
技术介绍
卫星导航系统因其全天候、全天时、全球性的技术优势，在军事领域中发挥着不可替代的作用，但是卫星信号从发射到达地面接收机的时候已经非常微弱，极易受到各种潜在干扰和人为干扰，这就要求接收机必须具备良好的抗干扰能力。空时自适应处理(STAP，SpaceTimeAdaptiveProcessing)是卫星导航抗干扰的重要技术手段，通过在阵列天线的各个天线阵元上增加相同数目的延迟抽头，形成空时二维联合处理结构，在不增加阵元的情况下，大大增加了阵列天线的自由度，抗干扰能力明显增强。空时自适应处理采用线性约束最小方差(LCMV：LinearlyConstrainedMinimumVariance)准则，在保证导航信号无损失的情况下，使得加权输出信号功率达到最小。空时自适应处理基于采样矩阵求逆(SMI，SampleMatrixInversion)开环算法，采用批处理方式实现，可以消除收敛过程造成的权值滞后性，相比基于最小均方误差(LMS，LeastMeanSquare)的闭环算法具有更好的鲁棒性和抗干扰性能。然而，传统的SMI算法涉及矩阵求逆运算，硬件资源消耗大，一般采用FPGA+DSP架构实现，将协方差矩阵计算、空时自适应滤波等大规模并行运算放在FPGA中完成，将矩阵求逆和权值求解放在DSP中完成。这种实现方式存在硬件系统复杂、DSP计算速度慢、功耗大等一系列问题。专利技术内容本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种空时自适应抗干扰方法、装置以及计算机存储介质，解决现有技术中空时自适应抗干扰硬件消耗大的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种空时自适应抗干扰方法，包括以下步骤：采集数字中频信号，并对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号；将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据；计算各所述抽头数据的协方差矩阵，并对所述协方差矩阵进行求逆，得到协方差矩阵的逆矩阵；根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值；利用所述抗干扰权值对相应抽头数据进行空时二维滤波，得到抗干扰滤波后的复基带信号。进一步的,采集数字中频信号，具体为：获取阵列天线经射频通道模拟变频后输出的模拟中频信号，对所述模拟中频信号进行ADC采样得到所述数字中频信号。进一步的，对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号，具体为：产生本振信号，将所述本振信号分别与各路所述数字中频信号进行混频，并进行FIR低通滤波，得到所述复基带信号。进一步的，将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据，具体为：X＝[x11,x12,...,x1N,x21,x22,...,x2N,...,xM1,xM2,...,xMN]T其中，X为M通道合并的抽头数据，xmn为第m个通道第n个抽头的数据，m＝1,2,…,M,n＝1,2,…,N，M为通道数量，N为抽头数。进一步的，计算各所述抽头数据的协方差矩阵，具体为：将协方差矩阵表示为分块Toeplitz矩阵，对所述抽头数据的分块Toeplitz矩阵进行求解，得到所述协方差矩阵。进一步的，采用Cholesky分解对所述协方差矩阵进行分解，并对分解后的矩阵进行求逆，得到协方差矩阵的逆矩阵，具体为：采用Cholesky分解对所述协方差矩阵进行分解：R＝LDLH其中，R为协方差矩阵，D为对角矩阵，L为下三角矩阵，且主对角元素都为1，LH为L的共轭转置矩阵，令P＝LD，则R＝PLH；通过按列交叉求解的方法计算出矩阵P和矩阵L：计算矩阵P的逆矩阵Q；根据逆矩阵Q计算所述协方差矩阵的逆矩阵：LHG＝Q其中，G为协方差矩阵的逆矩阵。进一步的，根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值，具体为：Wopt＝GC[CHGC]-1其中，Wopt为抗干扰权值，G为协方差矩阵的逆矩阵，C为约束矩阵，CH为C的共轭转置矩阵，[]-1表示逆矩阵。进一步的，还包括：对抗干扰滤波后的复基带信号进行数字AGC处理，得到功率恒定的复基带信号；对AGC处理后的复基带信号进行正交变频处理，得到抗干扰滤波后的数字中频信号；对抗干扰滤波后的数字中频信号进行DAC处理，得抗干扰滤波后的模拟中频信号；将抗干扰滤波后的模拟中频信号送入射频通道模块，进行上变频处理后输出给射频接收机。本专利技术还提供一种空时自适应抗干扰装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述空时自适应抗干扰方法。本专利技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述空时自适应抗干扰方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术采用Cholesky分解的LDL实现方式，降低了矩阵求逆的复杂度，解决了算法复杂度高和硬件消耗高的矛盾，使得抗干扰方法可以在单独的FPGA结构上实现，FPGA实现效率较DSP方案提高了10倍，抗干扰权值计算时间缩短到50us以内，并且省去了DSP与FPGA之间传输数据的时间消耗，同时简化了系统结构，减小了系统功耗和结构尺寸。附图说明图1是本专利技术提供的空时自适应抗干扰方法一实施方式的方法流程图；图2是本专利技术提供的空时自适应抗干扰方法一实施方式的数据流向图；图3是本专利技术提供的空时自适应抗干扰方法一实施方式的架构图；图4是本专利技术提供的协方差矩阵计算一实施方式的流程图；图5是本专利技术提供的协方差矩阵求逆计算一实施方式的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如图1所示，本专利技术的实施例1提供了空时自适应抗干扰方法，包括以下步骤：S1、采集数字中频信号，并对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号；S2、将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据；S3、计算各所述抽头数据的协方差矩阵，采用Cholesky分解对所述协方差矩阵进行分解，并对分解后的矩阵进行求逆，得到协方差矩阵的逆矩阵；S4、根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值；S5、利用所述抗干扰权值对相应抽头数据进行空时二维滤波，得到抗干扰滤波后的复基带信号。具体的，如图2所示，接收信号的天线具有M个阵元，每个阵元后有N个延时抽头的空时自适应抗干扰框图。对采样得到的数字中频信号进行正交下变频，得到复基带信号。M个阵元的模拟中频数据经ADC采样和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空时自适应抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采集数字中频信号，并对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号；/n将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据；/n计算各所述抽头数据的协方差矩阵，采用Cholesky分解对所述协方差矩阵进行分解，并对分解后的矩阵进行求逆，得到协方差矩阵的逆矩阵；/n根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值；/n利用所述抗干扰权值对相应抽头数据进行空时二维滤波，得到抗干扰滤波后的复基带信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种空时自适应抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集数字中频信号，并对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号；
将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据；
计算各所述抽头数据的协方差矩阵，采用Cholesky分解对所述协方差矩阵进行分解，并对分解后的矩阵进行求逆，得到协方差矩阵的逆矩阵；
根据所述逆矩阵采用LCMV准则计算各抽头数据的抗干扰权值；
利用所述抗干扰权值对相应抽头数据进行空时二维滤波，得到抗干扰滤波后的复基带信号。


2.根据权利要求1所述的空时自适应抗干扰方法，其特征在于，采集数字中频信号，具体为：
获取阵列天线经射频通道模拟变频后输出的模拟中频信号，对所述模拟中频信号进行ADC采样得到所述数字中频信号。


3.根据权利要求1所述的空时自适应抗干扰方法，其特征在于，对所述数字中频信号进行正交变频，得到复基带信号，具体为：
产生本振信号，将所述本振信号分别与各路所述数字中频信号进行混频，并进行FIR低通滤波，得到所述复基带信号。


4.根据权利要求1所述的空时自适应抗干扰方法，其特征在于，将各路所述复基带信号按空时抗干扰架构进行时域抽头处理，得到抽头数据，具体为：
X＝[x11,x12,...,x1N,x21,x22,...,x2N,...,xM1,xM2,...,xMN]T
其中，X为M通道合并的抽头数据，xmn为第m个通道第n个抽头的数据，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M为通道数量，N为抽头数。


5.根据权利要求1所述的空时自适应抗干扰方法，其特征在于，计算各所述抽头数据的协方差矩阵，具体为：
将协方差矩阵表示为分块Toeplitz矩阵，对所述抽头数据的分块Toeplitz矩阵进行求解，得到所述协方差矩阵。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨占杰，李莉玲，杜世伟，刘钢锋，彭真明，王晋阳，彭鑫，
申请(专利权)人：武汉中元通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42