一种用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法。该方法是利用时频域混合滤波方法初步抑制干扰，得到脉冲干扰所在位置信号的初始估值，用此初始值替代失真部分的数据，然后利用抑制干扰后的全部数据对卫星信号的波形参数以及失真数据进行估计，得到卫星信号参数及失真部分数据的准确估值。本发明专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法充分考虑到民航机载导航设备的干扰源特性和实际应用问题，采用信号处理方法抑制干扰并对卫星信号中的失真数据进行恢复，在抑制干扰的同时，保证了卫星信号的可用性，因此可以增强飞行安全系数，对未来的基于GNSS的民用航空导航系统的实施具有积极的意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星导航
，特别是涉及一种可增强导航卫星接收机数据可用性的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法。
技术介绍
未来民用航空的主要导航设施是全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)，其中GPS系统是GNSS系统的重要组成部分。GPS系统正在不断加快现代化进程，其中一个重要组成部分就是L5信号的设置。L5信号是专为民用导航而设置的， 占用专用频段。L5信号相对于Li、L2信号具有更高的接收能量，更高的定位精度，更强的抗干扰能力，而且更易于实现，其同我国的北斗卫星导航系统一起将构成未来GNSS的重要组成部分。但由于L5信号所在中心频率为1176. 54MHz的频段已经有许多系统在工作，因此 GPS L5接收机面临复杂的电磁环境。在L5信号所在频段附近工作的主要现存系统有航空无线电系统和各种雷达系统，在这些系统中，DME (Distance Measurement Equipment测距仪)设备是影响GPS L5信号的主要因素。DME设备的脉冲干扰会降低GPS信号的信噪比， 使接收机跟踪环不能收敛，造成解码过程困难。目前美国有约1000部DME地面台，截至2009 年6月，我国DME地面台有337套，主要分布在东南部地区。DME设备除对GPS L5信号造成干扰外，也会对与L5共用中心频率的北斗二代导航系统的Bh信号造成干扰。国内外研究者针对DME干扰问题已进行了研究，并且开发了各种抗干扰技术，其中时域脉冲消隐方法是最常用的方法。这种方法是在时域将超过预定门限的脉冲干扰信号直接置零，以达到消除脉冲干扰的目的。也有研究人员利用时域脉冲干扰消除技术抑制DME 干扰，并在GPS L5硬件接收机上进行了实验验证。这种方法的优点是处理效率高、系统结构简单，缺点是会造成某段卫星信号数据的丢失或者不可使用，形成缺口数据，当缺口较多时，数据会产生严重失真，并且会影响到接收机的捕获、跟踪和定位。时频域的混合抑制方法是将信号首先通过一个滑窗，然后进行时域脉冲检测，如果信号的幅度超过噪声水平之上的某个特定值，将窗口内的数据片段转换到频域进行干扰抑制，然后再转换回时域，用此段数据代替原始数据作为输出。此方法虽然比时域脉冲消隐方法能够保留更多的信号能量，但是此方法也会将一部分的有用信号滤除，因而也会造成数据失真，从而影响卫星信号数据的完好性和可用性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可以有效地抑制GPS卫星信号的脉冲干扰，同时又能对卫星信号失真数据进行恢复，从而保证GPS信号可用性的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法包括按顺序进行的下列步骤(1)用时频域混合滤波方法初步抑制信号脉冲干扰，并用抑制干扰后的数据作为失真部分数据的初始值替代失真数据，得到初步修正的卫星信号数据；(2)利用上述修正后的卫星信号数据估计卫星信号波形参数；(3)用上述估计得到的卫星信号波形参数重新估计失真部分的数据，得到失真部分数据的估值，并用该估值替代原来的失真数据，得到再次修正后的全部卫星数据；(4)重复步骤(2)和(3)直到算法收敛。所述的卫星信号波形参数包括幅度和相位。本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法充分考虑到民航机载导航设备的干扰源特性和实际应用问题，采用信号处理方法抑制干扰并对卫星信号中的失真数据进行恢复，在抑制干扰的同时，保证了卫星信号的可用性，因此可以增强飞行安全系数， 对未来的基于GNSS的民用航空导航系统的实施具有积极的意义。附图说明图1为本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法中脉冲干扰抑制及失真数据恢复处理流程图。图2为本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法中失真数据恢复算法流程图。图3为受DME设备脉冲干扰的卫星信号波形图。图4为经本专利技术方法处理后的信号与未受干扰的原始卫星信号及混合滤波方法处理结果波形对比图。图5为本专利技术方法与时频域混合滤波方法处理结果性能对比图。具体实施方式下面参照附图和具体实施例对本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法进行详细说明。如图1、图2所示，本专利技术提供的用于卫星导航系统的脉冲干扰抑制方法包括按顺序进行的下列步骤(1)用时频域混合滤波方法初步抑制信号脉冲干扰，并用抑制干扰后的数据作为失真部分数据的初始值替代失真数据，得到初步修正的卫星信号数据。考虑到包含干扰和噪声的卫星信号，其模型可表示为y(t) = s(t)+J(t)+e(t)(1)其中，s(t)为未受干扰的卫星信号，J(t)为脉冲干扰信号，e(t)为噪声。在对GPS L5信号所在频率造成干扰的设备中，DME设备是主要的干扰源。在DME系统中，机载询问机每秒发送5-150个脉冲对，脉冲峰值功率从50W到2kW。DME设备对L5接收机的干扰将使信噪比降低，使接收机跟踪环不能收敛，从而造成解码过程困难。因此需要对DME干扰进行抑制，并对失真数据进行恢复。将信号采样到中频进行处理，信号可表示为y(n) = s (η)+J(η)+e (η), η = 1,…，N(2)其中，s(n)为未受干扰的卫星信号，J (η)为卫星信号所受干扰，e (η)为噪声。混合滤波脉冲干扰抑制方法是将输入信号首先通过一个时域滑动窗口，然后进行时域脉冲检测。当检测到DME脉冲干扰时，将脉冲干扰所在位置的窗口内的数据片段转换到频域，对干扰进行频域滤波后再转换到时域，用此段数据替代干扰失真数据作为输出。抑制干扰前的数据可表示为y = [y0 …Ylrt ym yn+1 …Ylrt^1 ym+P …yN_J (3)其中受脉冲干扰导致失真部分的数据为μ = [yffl…Yd^Jixp,这部分的数据是需要进行估计以恢复重建的。未受干扰部分的数据为υ = [y0 Y1 - ym-! ym+P ... Ym-Jix(N-P)(4)初步抑制干扰后可以得到失真部分数据的值A1，用此值作为失真数据的初始值替代失真数据，得到初步修正的卫星信号 1。(2)利用上述修正后的卫星信号数据估计卫星信号波形参数。对于第i次迭代(i彡1)，令尹表示全部卫星信号(对于第一次迭代， 1即为步骤 (1)中得到的初步修正的卫星信号)。根据离散傅里叶变换理论，离散时间信号可近似表示为一系列不同频率的正弦信号的叠加K卜(叫)Wl + e(几)，η = 0，…，TV _ 1，叫 e y]+1 . . . ^m.,] T (其中 1 = 0，…，L_1，L = N-M+1)表示 MX 1 维前向滑动重叠的数据矢量。为了估计信号的波形参数，对于每一个感兴趣频率，设计一个M抽头的滤波器 - [K(UJk) h\(uk) ··· /^“(叫)^ (其中i表示第i次迭代)，使信号通过滤波器后的输出产γ丨在最小二乘意义上尽可能接近感兴趣频率和恒定幅度的正弦信号。估计信号幅度参数和滤波器组系数{ '(^0，!!'(叫)}^^的方法就是求解下面的最优化问题L-Imin VIfhiK)]^ - cyl(uk)e^l\2，s.t. HR(uk) = 1(6)其中a(Wfc)= [1...k = l，…，K。下面求解此最优化问题。定义『(叫)表示 的归一化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴仁彪，方伟，王文益，卢丹，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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