一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及信号处理技术领域，具体涉及一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统和方法，包括配电主站，用于配电并通过卫星通信设备接收通信数据并根据所述通信数据判断通信终端是否处于正常状态；接收模块，用于基于所述信号预降噪结果处理建立接收信号模型；处理模块，用于获取自适应滤波的输出信噪比函数；分析模块，根据频谱突变数量进行频段划分约束期望信号增益；搜索模块，用于基于所述信噪比函数的实时值在时域内对干扰信号参数进行搜索，利用搜索得到的所述干扰信号参数进行搜索并重构得到重构信号，本发明专利技术解决了现有的卫星导航系统在日益复杂的电磁环境和多通道互干扰下正常使用的问题。扰下正常使用的问题。扰下正常使用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统和方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，具体涉及一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统和方法。

技术介绍

[0002]全球卫星导航系统在现代的生活、军事与科技发展中展现出越来越重要的作用，其技术与相关产品逐步被应用于各行各业中，引起了全球众多国家的关注与研究。全球卫星导航系统基于卫星和地面控制中心，向用户终端提供连续实时的位置、时间、速度信息。在军事领域中，导航定位系统被广泛应用于各种武器及战术中；在民用领域，导航技术发挥着越来越重要的作用，如今广泛应用于农业、安防、交通、通讯、测绘等场合。全球卫星导航系统具有的优越性能越来越多地被人们发现，如今已经得到了全世界多个军事经济大国的重视。
[0003]为了提高雷达性能，雷达技术有了一系列发展和创新：从传统的单通道系统发展为更为复杂的多通道雷达系统。脉冲压缩技术逐渐发展成为二维高分辨成像技术，从简单的单载频单极化变为多载频多极化体制。这一系列的性能提升，其本质均为雷达系统空时频自由度的扩充和提升。然而，雷达技术的快速发展，其所带来的问题也是日趋明显。干扰是多通道目标检测必须面对的难题，利用干扰与目标的空时频特性区别进行有效干扰抑制，才能实现可靠的卫星雷达通信的性能。为了保证卫星导航系统在日益复杂的电磁环境和多通道互干扰下正常的使用，获得全球卫星导航系统的自主性与安全性，进一步研究卫星通信及其多通道抗干扰技术具有重大的意义。
[0004]现有技术中，存在针对卫星多通道通信互干扰问题的改进方案：现有技术1（CN111130630A）公开了一种通信卫星频谱监测设备及其频谱获取与特征识别方法，具体公开了将频谱自适应区域划分为三个区域，具体为信号或干扰区、噪声区域、疑似区域，在MATLAB环境下对SB信噪比估计算法的性能进行仿真分析，进行100次仿真实验，选择卫星通信中常用的数字调制方式来测试算法的估计性能。
[0005]现有技术2（CN103197325A）公开了一种基于变对角加载量的空时抗干扰方法，具体公开了采用改进的相关相减多级维纳滤波器并使用变对角加载技术，相比多级维纳滤波器的运算量和存储量更低，适用于维数较大的系统；改善了小快拍下阵列响应失配现象，又避免了单一加载量不适合多变工作环境的情况。
[0006]现有技术3（CN115137373A）公开了一种信号的级联降噪方法、降噪系统、自适应滤波，具体公开了根据预降噪结果选择相应的自适应滤波，以针对性滤除信号中的噪声，所述预降噪包括去除工频干扰、去除宽频噪声中的至少一种，可提升相关产品与系统的抗工频干扰性能，也可以针对非工频干扰场景进行去噪。
[0007]然而，上述现有技术依然存在以下问题：1、以现有技术1为例，其需要采集多次数据，例如100次，利用协方差矩阵进行计算，在MATLAB内进行模拟仿真。这代表了一种“大数据仿真”的计算思想，具体还可以涉及线
性回归、高斯分布等计算方法，这类计算方法前期需要大量的仿真数据，这类数据是无法进行防干扰处理的，直接作废，而建立了仿真值后，不能随意变动，否则会造成仿真失效，这种方法只适用于定期通讯，无法适应小数据量通信任务的抑制互干扰需求。
[0008]2、以现有技术2为例，其需要对数据进行相关相减多级维纳滤波，计算量极大，对于常规参数，技术精度存在算法溢出的问题，即过度的滤波算法会极大地消耗下游算力，且对于目标信号的反复滤波会造成原始噪声信号失真，混杂入目标信号，进而造成目标信号变形的问题。目前，多维多级滤波算法或多或少存在算法溢出的问题，造成噪声信号和目标信号的混杂，特别是对于噪声边界明确的信号，算法溢出引起的噪声边界模糊和噪音混杂更为显著。
[0009]3、以现有技术3为例，需要构件系统函数h(z)，基于Z
‑
变换计算陷波频率和归一化阻带宽度，仍然需要进行维纳滤波、RLS自适应滤波、LMS自适应滤波及卡尔曼滤波，依然存在如前所述的算法溢出造成噪声边界模糊，进而与目标信号混杂的问题，此类方法由于自适应滤波算法过于复杂，造成算力浪费和对于噪声边界清晰的信号的混杂问题，尚缺乏有效、高效的解决手段。
[0010]
技术实现思路

[0011]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统和方法，用于解决现有的卫星导航系统在日益复杂的电磁环境和多通道互干扰下正常使用的问题；本专利技术通过以下技术方案予以实现：第一方面，一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统，包括：配电主站，用于配电并通过卫星通信设备接收通信数据并根据所述通信数据判断通信终端是否处于正常状态；射频前端，用于接收卫星定位信号确定射频参数并进行预降噪处理，得到信号预降噪结果；接收模块，用于基于所述信号预降噪结果处理建立接收信号模型，所述接收信号模型的表达公式为：，其中，x(t)为预降噪信号矢量，A为导向矢量矩阵，S(f
o
) 为载波频率为f
o
的信号矢量，v(t)为噪声矢量，t为时间参数；处理模块，用于根据信号预降噪结果（预降噪信号矢量）通过波束形成和空时自适应处理获取所述自适应滤波的输出信噪比函数，其公式为：，其中，SINR(t)为输出信噪比函数，w为信号噪峰区域计算的噪音值，H为缩放微伏值，R
99
为全峰宽区域内观测到的最大噪音值与最小噪音值之间的差值，R
w
为信号噪峰区域内观测到的最大噪音值与最小噪音值之间的差值，
○
表示合成函数，
·
表示函数乘，t为时
间参数；将一段信号以预设的时间周期进行分割，对每个时间周期内的信噪比函数SINR(t)取均值，当一个时间周期内的均值大于第一预设值时，处理模块的计数器加1，当连续N个时间周期内的信噪比函数SINR(t)均值都不大于第一预设值时，计数器清零，N为可人为调整的自然数，当计数器的计数值大于第二预设值时，确定该段信号为受干扰信号，利用搜索模块对其进行重构；锁相环模块，用于依据时钟频率与电平标准对时钟的变频及相位调整，并进行频率综合；分析模块，用于对多通道进行频谱分析推断干扰矩阵，根据频谱突变数量进行频段划分约束期望信号增益；搜索模块，用于基于所述信噪比函数的实时值在时域内对干扰信号参数进行搜索，利用搜索得到的所述干扰信号参数进行搜索并重构得到重构信号；干扰抑制模块，用于将所述重构信号与原始所述卫星定位信号进行幅度对消。
[0012]更进一步地，所述预降噪采用频域滤波方式预滤除固定强噪声；设置数字陷波器，令系统在频率
±
0，处的响应为零点;离开频率
±
0后的响应迅速恢复到常数，即极点。
[0013]更进一步地，所述预降噪包括去除工频干扰、去除宽频噪声中的至少一种;其中所述去除工频干扰包括：采用窄阻带频域滤波方式预滤除固定强噪声；所述去除宽频噪声包括；采用低通滤波滤除高频噪声。
[0014]更进一步地，所述处理模块还包括以下子模块，包括：多脉冲处理，用于对所述原始卫星通信数据进行对消除杂波处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统，其特征在于，包括：配电主站（1），用于配电并通过卫星通信设备接收通信数据并根据所述通信数据判断通信终端是否处于正常状态；射频前端（2），用于接收卫星定位信号确定射频参数并进行预降噪处理，得到信号预降噪结果；接收模块（3），用于基于所述信号预降噪结果处理建立接收信号模型，所述接收信号模型的表达公式为：，其中，x(t)为预降噪信号矢量，A为导向矢量矩阵，S(f
o
) 为载波频率为f
o
的信号矢量，v(t)为噪声矢量，t为时间参数；处理模块（4），用于根据信号预降噪结果通过波束形成和空时自适应处理技术获取自适应滤波的输出信噪比函数，其公式为：，其中，SINR(t)为输出信噪比函数，w为信号噪峰区域计算的噪音值，H为缩放微伏值，R
99
为全峰宽区域内观测到的最大噪音值与最小噪音值之间的差值，R
w
为信号噪峰区域内观测到的最大噪音值与最小噪音值之间的差值，
○
表示合成函数，
·
表示函数乘，t为时间参数；将一段信号以预设的时间周期进行分割，对每个时间周期内的信噪比函数SINR(t)取均值，当一个时间周期内的均值大于第一预设值时，处理模块（4）的计数器加1，当连续N个时间周期内的信噪比函数SINR(t)均值都不大于第一预设值时，计数器清零，N为可人为调整的自然数，当计数器的计数值大于第二预设值时，确定该段信号为受干扰信号，利用搜索模块（7）对其进行重构；锁相环模块（5），用于依据时钟频率与电平标准对时钟的变频及相位调整，并进行频率综合；分析模块（6），用于对多通道进行频谱分析推断干扰矩阵，根据频谱突变数量进行频段划分约束期望信号增益；搜索模块（7），用于基于所述信噪比函数的实时值在时域内对干扰信号参数进行搜索，利用搜索得到的所述干扰信号参数进行搜索并重构得到重构信号；干扰抑制模块（8），在所述信噪比函数的实时值超过预设阈值时，进行一次计数，在计数值超过计数阈值时，将所述重构信号与原始所述卫星定位信号进行幅度对消。2.根据权利要求1所述的一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统，其特征在于，所述预降噪采用频域滤波方式预滤除固定强噪声；设置数字陷波器，令系统在频率
±
0处的响应为零点;离开频率
±
0后的响应迅速恢复到常数，得到极点。3.根据权利要求2所述的一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统，其特征在于，所述预降噪包括去除工频干扰和去除宽频噪声中的至少一种;其中所述去除工频干扰包括：采用窄阻带频域滤波方式预滤除固定强噪声；所述去除宽频噪声包括；采用低通滤波滤除高频噪声。4.根据权利要求1所述的一种用于抑制多通道互干扰的卫星通信系统，其特征在于，所
述处理模块（4）还包括以下子模块，包括：多脉冲处理（41），用于对原始卫星通信数据进行对消除杂波处理，并基于子空间理论，获得距离向特征矩阵，采用空域梯度累积方法对距离向特征矩阵进行转换，获得转换后的距离向梯度特征矩阵；多帧处理（42），用于对所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：季振宇，
申请(专利权)人：富景慧智北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：