一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法、装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法、装置，所述方法包括步骤：S1：在极化空时抗干扰处理求权值时将每一段数据对应的权值进行存储；S2：将抗干扰处理后的输出数字信号按对应权值生效区间进行分段处理；S3：将一组输出信号与下一组数据起始信号点输入快速傅里叶变换模块进行处理；S4：分别对频域数据按流水线操作进行对数运算获得对数信号；S5：将对数信号进行相减运算；S6：将对数信号进行指数运算获得无失真频域信号；S7：将流水输出的无失真频域信号进行快速傅里叶逆变换得到时域信号；S8：将时域信号拼接后输出无失真信号。本申请可对抗干扰失真信号进行有效还原，消除信号失真、占用资源低、效率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法、装置


[0001]本申请涉及阵列信号处理领域，特别地，涉及一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法、装置。

技术介绍

[0002]卫星导航系统通过近地轨道的人造卫星向地面不间断地播发导航信号从而对全球用户提供定位、测速与授时等服务。卫星导航信号所具有的强度低、易受干扰等特性使导航抗干扰技术在现代战场中广泛应用。北斗导航接收机使用的抗干扰方法主要有空域滤波方法、时域滤波方法、频域滤波方法和极化域滤波。随着战场电磁环境越来越复杂，单一维度的抗干扰方法作用显得相对比较有限，为进一步提高导航天线的抗干扰能力，空时/空频联合域、极化空时/空频多维域抗干扰方法获得广泛应用。
[0003]本专利构造极化空时抗干扰滤波结构，在极化阵列天线的各个天线上增加相同数目的时间延迟抽头，从而形成极化空时多维联合处理结构来进行抗干扰。极化阵列能够有效接收空间的电磁信号，利用电磁信号固有的极化信息，使得极化阵列的算法可以利用更多的信号特征，对干扰信号进行抑制。极化空时抗干扰滤波结构可以显著提高抗干扰自由度，并且能够处理干扰信号来向接近的导航信号和干扰信号，从而带来进一步的抗干扰性能的提升。与标量阵列导航抗干扰相比，极化抗干扰技术的研究尚不充分，值得深入研究。
[0004]对于抗干扰权值的求取可以由多种约束准则给出，目前常用的约束准则有：最小均方误差准则、最大信干噪比准则、最大似然准则和线性约束最小方差准则。最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response，MVDR)准则是线性约束最小方差准则的一种特例。当导航信号空时导向矢量S已知时，约束导航信号空时方向上的响应为g＝1，使输出信号功率最小。此时最优权值为：
[0005]W
opt
＝(S
H
R
X
‑1S)
‑1R
X
‑1S
[0006]由于的运算结果是一个数值，其值并不影响权值抗干扰效果，进行归一化处理后基于线性约束最小方差准则的最优权值闭合解可以表达为：
[0007][0008]从上式中可以看出，当最优权值匹配期望信号来向时，对期望信号的处理结果是无失真的，此时性能最优。
[0009]现有的硬件技术水平并不能保证最优权值总是匹配期望信号来向。例如调零抗干扰模式下，导向矢量的约束为[1,0,
…
,0]T
此时的权值并不适配其它信号来向，从而导致抗干扰处理令不同来向的期望信号均产生一定程度失真。在卫星导航系统中，卫星信号产生失真会影响接收机性能，给导航接收机带来收星载噪比降低、灵敏度下降、捕获时间增加、跟踪稳定性下降与载波相位偏移等多种问题。
[0010]当前的一些抗干扰算法处理会使导航信号产生失真从而导致接收机产生收星载噪比降低、灵敏度下降、捕获时间增加、跟踪稳定性下降与载波相位偏移等多种问题。目前失真补偿算法中的新兴技术是采用与多波束指向结合的方式，即双频点24个波束，每个频
点12个波束分别指向不同卫星，在每个波束上对指向卫星的接收信号进行修正。这种技术可以对载波相位的精度进行优化，满足无人驾驶、飞机精密进近等高精度应用在复杂电磁环境的使用需求，同时可以适用卫星导航自适应抗干扰阵列天线系统，但这种方法对硬件要求高，运算负担过大。
[0011]研究针对这些问题，本申请给出一种基于同态滤波的抗干扰失真补偿方法并给出实现方案，从极化空时抗干扰处理后的信号中恢复期望导航信号，有效提升接收机性能。

技术实现思路

[0012]本申请一方面提供了一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，以解决现有失真补偿方法存对硬件要求高，运算负担大、实现复杂、效率低的技术问题，目的是降低阵列抗干扰处理对导航信号的影响，从经过极化空时抗干扰后的信号中恢复出原有导航信号，避免抗干扰处理使接收机性能下降。
[0013]本申请采用的技术方案如下：
[0014]一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，包括步骤：
[0015]S1、在极化空时抗干扰处理求权值时将每一段数据对应的权值存入存储器中；
[0016]S2、将抗干扰处理后的输出数字信号按照对应权值的生效区间进行分段处理，每组m个点；
[0017]S3、将一组m点输出信号与下一组数据起始2N个信号点输入快速傅里叶变换模块，同时将对应m个数据点的权值输入快速傅里叶变换模块，将输出频域数据中与权值对应的阵列不同时间延迟响应系数的傅里叶变换和与对应时域数据的傅里叶变换Y(jω)存入存储器中；
[0018]S4、分别对频域数据按流水线操作进行对数运算，获得对数信号和log(Y(jω))；
[0019]S5、将获得的对数信号通过减法器进行相减运算，去除抗干扰处理后信号中包含的权值带来的卷积影响；
[0020]S6、将相减后的对数信号进行自然常数为底的指数运算，获得恢复后的无失真频域信号；
[0021]S7、将流水输出的恢复后的无失真频域信号输入快速傅里叶逆变换模块进行运算，将运算后的信号变换回时域信号；
[0022]S8、将所述时域信号拼接后输出无失真的期望信号。
[0023]进一步地，所述步骤S1具体包括步骤：
[0024]S101、使用阵列天线接收射频信号，并将射频信号模拟下变频为阵列模拟中频信号；
[0025]S102、对所述阵列模拟中频信号的每个通道进行模数变换，模数变换速率满足带通采样定理；
[0026]S103、据统计协方差矩阵进行求权运算，获得抗干扰匹配权值；
[0027]S104、将极化空时权值与接收的阵列进行实时相乘，得到抗干扰处理后的多组接
收数据，将每组接收数据对应的权值存入存储器中。
[0028]进一步地，所述步骤S2具体包括步骤：
[0029]S201、按照权值生效区间对抗干扰处理后接收数据进行划分，每m个数据分为一组；
[0030]S202、从存储器中读取权值，权值个数是通道个数的2倍为2N个，通过补零扩充权值的数据长度，补零的个数与接收数据长度相同为m个，补零的位置为在原有权值数据之后，最后参与快速傅里叶变换运算的权值的数据长度为2N+m；
[0031]S203、将下一组接收数据起始点前2N个数据点与本组接收数据m个数据点进行拼接，扩充长度后数据点的个数同样为m+2N个。
[0032]进一步地，所述步骤S8具体包括步骤：
[0033]S801、将快速傅里叶变换模块输出的每组m+2N个数据点截取前m个进行时域拼接，拼接后获得无失真的时域信号；
[0034]S802、将拼接后的无失真的时域信号通过数字自动增益控制模块，稳定信号幅度后输出至模数转换器，将同态滤波后的无失真信号恢复为模拟信号，此时可将模拟信号输出至导航接收机，完成后续信号处理。
[0035]本申请另一方面还提供了一种基于同态滤波的极化空时抗干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，其特征在于，包括步骤：S1、在极化空时抗干扰处理求权值时将每一段数据对应的权值存入存储器中；S2、将抗干扰处理后的输出数字信号按照对应权值的生效区间进行分段处理，每组m个点；S3、将一组m点输出信号与下一组数据起始2N个信号点输入快速傅里叶变换模块，同时将对应m个数据点的权值输入快速傅里叶变换模块，将输出频域数据中与权值对应的阵列不同时间延迟响应系数的傅里叶变换和与对应时域数据的傅里叶变换Y(jω)存入存储器中；S4、分别对频域数据按流水线操作进行对数运算，获得对数信号和log(Y(jω))；S5：将获得的对数信号通过减法器进行相减运算，去除抗干扰处理后信号中包含的权值带来的卷积影响；S6、将相减后的对数信号进行自然常数为底的指数运算，获得恢复后的无失真频域信号；S7、将流水输出的恢复后的无失真频域信号输入快速傅里叶逆变换模块进行运算，将运算后的信号变换回时域信号；S8、将所述时域信号拼接后输出无失真的期望信号。2.根据权利要求1所述的基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括步骤：S101、使用阵列天线接收射频信号，并将射频信号模拟下变频为阵列模拟中频信号；S102、对所述阵列模拟中频信号的每个通道进行模数变换，模数变换速率满足带通采样定理；S103、据统计协方差矩阵进行求权运算，获得抗干扰匹配权值；S104、将极化空时权值与接收的阵列进行实时相乘，得到抗干扰处理后的多组接收数据，将每组接收数据对应的权值存入存储器中。3.根据权利要求2所述的基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：S201：按照权值生效区间对抗干扰处理后接收数据进行划分，每m个数据分为一组；S202、从存储器中读取权值，权值个数是通道个数的2倍为2N个，通过补零扩充权值的数据长度，补零的个数与接收数据长度相同为m个，补零的位置为在原有权值数据之后，最后参与快速傅里叶变换运算的权值的数据长度为2N+m；S203、将下一组接收数据起始点前2N个数据点与本组接收数据m个数据点进行拼接，扩充长度后数据点的个数同样为m+2N个。4.根据权利要求3所述的基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿方法，其特征在于，所述步骤S8具体包括步骤：S801、将快速傅里叶变换模块输出的每组m+2N个数据点截取前m个进行时域拼接，拼接后获得无失真的时域信号；
S802、将拼接后的无失真的时域信号通过数字自动增益控制模块，稳定信号幅度后输出至模数转换器，将同态滤波后的无失真信号恢复为模拟信号，此时可将模拟信号输出至导航接收机，完成后续信号处理。5.一种基于同态滤波的极化空时抗干扰失真补偿装置，其特征在于，包括：权值求取模块，用于在极化空时抗干扰处理求权值时将每一段数据对应的权值存入存储器中；分段处理模块，用于将抗干扰处理后的输出数字信号按照对应权值的生...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹文，彭欢，任延超，陈军，鱼小军，
申请(专利权)人：湖南云箭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：