多维度信息联合的射频干扰抑制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多维度信息联合的射频干扰抑制方法和系统，包括：步骤1：对现有的P波段潜在干扰进行建模分析，得到分析结果；步骤2：根据分析结果，获得连续式射频干扰、窄带射频干扰、脉冲式射频干扰的特性；步骤3：针对窄带射频干扰，联合时频域维度和先验信息进行处理；步骤4：将脉冲式射频干扰信号在时域上进行分段，转变为连续式射频干扰进行处理，对处理后的分段进行拼接，得到干扰抑制后的回波信号。本发明专利技术提出了联合多维域的射频干扰抑制系统，减少了有用回波信号损失，提高了P波段SAR系统射频干扰抑制算法性能的稳健性。

Radio frequency interference suppression method and system based on multi-dimensional information combination

【技术实现步骤摘要】
多维度信息联合的射频干扰抑制方法和系统
本专利技术涉及射频干扰抑制
，具体地，涉及一种多维度信息联合的射频干扰抑制方法和系统。
技术介绍
P波段SAR卫星既具备星载SAR全天时、全天候、大范围对地观测的优点，又具备P波段雷达对叶簇和浅层地表穿透能力强的优势。有效获取全球生物量、高精度电离层TEC数据、土壤湿度以及冰川监测等方面的数据，从而极大丰富完善人类对周围生存环境的感知和探测能力；作为具备全球环境监测能力的天基系统，是国家民用卫星未来发展不可或缺的重要组成部分。然而，工作在P波段的SAR很容易受到同一波段的电视网、通信网等其它民用无线电设备的电磁信号干扰，严重影响SAR系统成像质量，进而给后续SAR目标检测，跟踪与识别处理带来困难，射频干扰抑制是P波段卫星研制的关键技术之一。目前已有的研究和专利技术大都采用基于特征值、基于斜投影滤波、空频级联滤波、压缩感知等针对单个变化域的干扰抑制处理方法，如专利文献CN103675768A(申请号：CN201310693687.7)、专利文献CN106501781A(申请号：CN201610本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，包括：/n步骤1：针对现有射频干扰抑制算法存在模型失配问题，对现有的P波段潜在干扰进行建模分析，得到分析结果；/n步骤2：根据潜在干扰建模分析结果，获得连续式射频干扰、窄带射频干扰、脉冲式射频干扰的特性；/n步骤3：针对窄带射频干扰，联合时频域维度和先验信息进行处理；/n步骤4：根据脉冲式射频干扰信号在时域上呈现脉冲式间断的特点，将脉冲式射频干扰信号在时域上进行分段，将脉冲式射频干扰转变为连续式射频干扰进行处理，联合特征域维度对分段处理后的干扰进行干扰抑制处理，对处理过后的分段进行拼接，得到干扰抑制后的回波信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，包括：
步骤1：针对现有射频干扰抑制算法存在模型失配问题，对现有的P波段潜在干扰进行建模分析，得到分析结果；
步骤2：根据潜在干扰建模分析结果，获得连续式射频干扰、窄带射频干扰、脉冲式射频干扰的特性；
步骤3：针对窄带射频干扰，联合时频域维度和先验信息进行处理；
步骤4：根据脉冲式射频干扰信号在时域上呈现脉冲式间断的特点，将脉冲式射频干扰信号在时域上进行分段，将脉冲式射频干扰转变为连续式射频干扰进行处理，联合特征域维度对分段处理后的干扰进行干扰抑制处理，对处理过后的分段进行拼接，得到干扰抑制后的回波信号。


2.根据权利要求1所述的多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤1中对潜在干扰进行建模分析，所述干扰包括：
脉冲式射频干扰：基于连续式射频干扰，在时域上进行加窗，公式为：
ip(n)＝i(n)×w(n)，n＝1，2，...
其中，i(n)为原始信号，w(n)为窗函数；



其中，N0是窗口起始时刻，M表示窗口持续时间，N0+M则表示窗口结束时刻；因此，脉冲式射频干扰的表达式为：



其中，L为调频干扰个数；l为序列数；

Ts表示重复周期；
窄带射频干扰：对于线性调频信号形式的窄带NBI干扰，建模为：



式中，fl是第l个载频，Al(n)是第l个幅度，gl为调频率，L为调频干扰个数；
连续式射频干扰：在P波段内连续式射频干扰包括固定/移动通信，各地区在此频段内安排无线通信业务；
由于射频干扰的性质，它被模拟为具有采样周期的多个正弦波的叠加，如下：



式中L是频率，al(n)表示幅度，n表示时变性质，fl是未知频率。


3.根据权利要求1所述的多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤2中获得潜在干扰建模分析结果，获得连续式射频干扰、窄带射频干扰、脉冲式射频干扰的特性，原理如下：
连续式射频干扰比SAR回波信号的功率高，在时域不易区分；变换到频域后，受干扰的频点的幅值比没有受到干扰的频点的幅值高；窄带射频干扰在频域上回波信号的频谱平坦，窄带干扰呈尖峰状；在时频谱窄带射频干扰的频率固定，持续整个回波脉冲；脉冲式射频干扰在时域、频域、时频域高度重叠，使得现有针对单个变化域的干扰抑制处理算法失效。


4.根据权利要求1所述的多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤3中针对窄带射频干扰，联合时频域维度和先验信息进行抑制的原理如下：
发射信号具体形式已知为LFM信号，利用这一先验信息来辅助提高SAR系统干扰抑制算法性能，借助扩频通信原理来抑制干扰；
在时频域维度进行处理对信号进行抑制处理：在时频平面上对受到干扰时刻的信号频谱进行小波变换，在小波域中对射频干扰进行抑制；利用小波变换在时频平面上对干扰进行滤波时，把受到干扰时刻的短时傅里叶频谱先变到小波域中，接着把射频干扰所对应的小波系数检测出来并通过预设滤波器对干扰系数进行滤波。


5.根据权利要求1所述的多维度信息联合的射频干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤4中针对脉冲式射频干扰联合时域维度和特征域维度进行抑制的原理如下：
利用脉冲式射频干扰信号在时域上呈现脉冲式间断出现的特点，将脉冲式射频干扰信号在时域上进行分段，将脉冲式射频干扰转变为连续式射频干扰进行处理；联合特征域维度对分段后的干扰进行干扰抑制处理，对处理过后的分段进行拼接，得到干扰抑制后的回波信号；
射频干扰的SAR回波信号表示为式：
X＝S+I+N
其中S代表为有用信号，I代表为窄带干扰，N为噪声信号；
对于每个分段回波数据，将不同距离单元的目标看成散射点模型，各个散射点具有独立同分布的统计特性，要处理的SAR数据的每次回波中有M个距离采样，X为某一个距离采样的值，把每次回波的M个距离采样的数据进行定长为L的时间滑动向量录取，并将其排列为矩阵，得到L×(M-L+1)的数据矩阵表达式如下：



令为数据矩阵的第k列，则表达式如下：



由此得到有偏的自相关矩阵表达式如下：



将作特征分解，把所得的特征值按大小顺序排列为λ1＞λ2＞…＞λL，对应的特征向量为U1,U2,…UL，把特征值所对应的特征矢量构建的空间叫干扰子空间，表达式如下为：



r表示为特征值序号；
将录取的回波数据进行特征子空间滤波的窄带干扰抑制，把数据中的干扰滤去，干扰是数据矩阵中的各个矢量向空间投影分量，表达式为：



去除干扰后的回波数据为：



根据上述方法得到每一个分段数据后去除干扰后的回波数据，随后根据步骤4.1在时域分段的规则和顺序，反向构造原始回波数据，得到整个去除干扰后的回波数据。

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽颖，王海涛，李东，李威，董房，于迎军，陈筠力，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31