專利名稱：一種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法。
背景技術(shù)：
GPS信號(hào)在日常生活中，尤其 是在戰(zhàn)時(shí)常常會(huì)受到強(qiáng)干擾的壓制。由于GPS信號(hào)的電平極低，所以很容易受到功率較大的窄帶信號(hào)或者寬帶信號(hào)的干擾，從而不能正常工作。在干擾類型中，窄帶干擾與寬帶干擾并存時(shí)可采用空域?yàn)V波算法同時(shí)濾除，但窄帶干擾也會(huì)占用陣列天線的抗干擾自由度，減小可抗干擾的個(gè)數(shù)；采用頻域級(jí)聯(lián)空域的濾波方式，頻域?yàn)V波技術(shù)先濾除窄帶干擾，再經(jīng)過(guò)空域?yàn)V波技術(shù)濾除寬帶干擾，這樣可濾除更多的干擾。但當(dāng)窄帶與寬帶干擾共存，且窄帶干擾能量比寬帶干擾能量更低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致普通的頻域級(jí)聯(lián)空域的抗干擾算法失效。這是由于窄帶干擾可能在一段時(shí)間中淹沒(méi)在寬帶干擾中，致使在FFT變換后，在某些幀內(nèi)找不到窄帶干擾的峰值，從而不能將窄帶干擾有效的濾除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，用于解決干擾信號(hào)中寬帶干擾和窄帶干擾并存時(shí)，尤其是窄帶干擾的中心頻率落在寬帶干擾帶寬中且功率低于寬帶干擾的狀況下的窄帶干擾去除問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，其特征在于，具體步驟如下包括將接收信號(hào)經(jīng)AD采樣后，進(jìn)行數(shù)字混頻，生成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)作為正常通路初始信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后作為延遲通路初始信號(hào)；將上述正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)各自作以下處理步驟I、加窗處理，得到加窗后的時(shí)域信號(hào)；步驟2、對(duì)步驟I得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT變換，輸出加窗后的信號(hào)頻譜；步驟3、對(duì)步驟2得到的信號(hào)頻譜中數(shù)據(jù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理，檢測(cè)得到信號(hào)頻譜中出現(xiàn)次數(shù)最多的最大頻點(diǎn)，即確定為窄帶干擾的位置；步驟4、閾值生成計(jì)算最大頻點(diǎn)處能量和信號(hào)總能量比值，將其確定為閾值； 步驟5、根據(jù)步驟4生成的閾值，對(duì)步驟2得到的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行譜線處理，得到去掉窄帶干擾的頻譜；步驟6、對(duì)步驟5得到的頻譜進(jìn)行IFFT變換，得到單路窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào);將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。
步驟3中的具體方法為步驟3. I、初始化各寄存器和計(jì)數(shù)器的值同為A，檢測(cè)步驟2得到的各幀信號(hào)頻譜中的最大頻點(diǎn)，將該最大頻點(diǎn)賦值給第二寄存器reg2 ；步驟3. 2、比較第一寄存器regl與第二寄存器reg2是否相等；若是，進(jìn)入步驟
3.3 ;若否，則進(jìn)入步驟3.5 ;步驟3. 3、判斷第一計(jì)數(shù)器cntl是否大于等于B，若是，則進(jìn)入步驟3. 4，若否，令第一計(jì)數(shù)器cntl加I,進(jìn)入步驟3. 6 ；步驟3. 4、令第一計(jì)數(shù)器cntl等于B，并令第三寄存器reg3的值等于第二寄存器reg2的值，再判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于B，若是，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于B，否貝IJ，令第三計(jì)數(shù)器cnt3増加I，進(jìn)入步驟3. 6 ；步驟3. 5、令第一寄存器regl的值等于第二寄存器reg2的值，并判斷第一計(jì)數(shù)器cntl和第三計(jì)數(shù)器cnt3是否均小于等于I ;若第一計(jì)數(shù)器cntl小于等于1，則令第一計(jì)數(shù)器cntl等于1，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第一計(jì)數(shù)器cntl減I,進(jìn)入步驟3. 6 ； 若第三計(jì)數(shù)器cnt3小于等于I，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于I，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3減I，進(jìn)入步驟3. 6 ；步驟3. 6、判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于C，若是，則將第三寄存器reg3的值輸出為最大頻點(diǎn)數(shù)據(jù)，若否，判斷無(wú)窄帶干擾；其中，A為0或正整數(shù)，B和C均為正整數(shù)，且B > C > A。A取值為0，B取值為6，C取值為4。加窗處理使用的窗函數(shù)為Hamming窗函數(shù)或Blackman窗函數(shù)。本發(fā)明方法的有益效果是，主要解決的是窄帶干擾與寬帶干擾在頻域中難以分辨的情況下，將窄帶干擾濾除，具體是通過(guò)對(duì)隨機(jī)信號(hào)應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)處理，檢測(cè)定位窄帶干擾，進(jìn)而進(jìn)行有效的濾除；并且根據(jù)實(shí)際要求，需要采用面向?qū)崟r(shí)性要求的統(tǒng)計(jì)算法，既能有效濾除寬帶干擾中的窄帶干擾，還可實(shí)時(shí)處理。


圖I是本發(fā)明基于概率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明中的概率統(tǒng)計(jì)算法流程圖；圖3中是本發(fā)明實(shí)施例I中正常通路初始信號(hào)經(jīng)過(guò)加窗和FFT變換后連續(xù)三幀的信號(hào)波形圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例I中正常通路初始信號(hào)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理后的信號(hào)波形圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例I中得到的最終窄帶干擾去除后的信號(hào)波形圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中正常通路初始信號(hào)經(jīng)過(guò)加窗和FFT變換后連續(xù)三幀的信號(hào)波形圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中正常通路初始信號(hào)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理后的信號(hào)波形圖；
圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中得到的最終窄帶干擾去除后的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本發(fā)明基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，具體步驟如下包括將混有窄帶干擾和寬帶干擾的接收信號(hào)經(jīng)14位AD采樣后，進(jìn)行數(shù)字混頻，生成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)作為正常通路初始信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后作為延遲通路初始信號(hào)；將上述正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)各自作以下處理步驟I、加窗處理1，得到加窗后的時(shí)域信號(hào)。加窗處理I使用的窗函數(shù)為Hamming窗函數(shù)(漢寧窗)或Blackman窗函數(shù)(布 萊克曼窗函數(shù))。Hamming窗，其旁瓣為_(kāi)31dB,引入的信噪比損失為I. 36dB,而B(niǎo)lackman窗，其旁瓣為_(kāi)60dB，引入的信噪比損失為2. 7dB。通過(guò)選擇旁瓣較低的窗函數(shù)，可以將窄帶干擾信號(hào)的大部分能量限定在有限的幾根譜線之內(nèi)，從而減少需要抑制的譜線的根數(shù)，最大程度地減小對(duì)期望信號(hào)的失真。對(duì)于不是很強(qiáng)的窄帶干擾信號(hào)，通過(guò)加Hamming窗可以將窄帶干擾的能量集中在有限的譜線內(nèi)。但是干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，仍然有較大的旁瓣，會(huì)對(duì)臨近的信號(hào)頻譜造成一定的影響，Blackman窗函數(shù)的旁瓣抑制效果較好，其旁瓣抑制可以達(dá)到_60dB，考慮到系統(tǒng)工作環(huán)境比較惡劣，可以選擇Blackman窗函數(shù)對(duì)序列進(jìn)行加窗。步驟2、對(duì)步驟I得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT變換2，輸出加窗后的信號(hào)頻譜。步驟3、對(duì)步驟2得到的信號(hào)頻譜中數(shù)據(jù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理，檢測(cè)得到信號(hào)頻譜中出現(xiàn)次數(shù)最多的最大頻點(diǎn)，即確定為窄帶干擾的位置。如圖2所示，步驟3中的具體方法為步驟3. I、初始化各寄存器和計(jì)數(shù)器的值同為A，檢測(cè)步驟2得到的各幀信號(hào)頻譜中的最大頻點(diǎn)，將該最大頻點(diǎn)賦值給第二寄存器reg2。步驟3. 2、比較第一寄存器regl與第二寄存器reg2是否相等；若是，進(jìn)入步驟3.3 ;若否，則進(jìn)入步驟3. 5。步驟3. 3、判斷第一計(jì)數(shù)器cntl是否大于等于B，若是，則進(jìn)入步驟3. 4，若否，令第一計(jì)數(shù)器cntl加I,進(jìn)入步驟3. 6。步驟3. 4、令第一計(jì)數(shù)器cntl等于B，并令第三寄存器reg3的值等于第二寄存器reg2的值，再判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于B，若是，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于B，否貝IJ，令第三計(jì)數(shù)器cnt3増加I，進(jìn)入步驟3. 6。步驟3. 5、令第一寄存器regl的值等于第二寄存器reg2的值，并判斷第一計(jì)數(shù)器cntl和第三計(jì)數(shù)器cnt3是否均小于等于I。若第一計(jì)數(shù)器cntl小于等于1，則令第一計(jì)數(shù)器cntl等于1，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第一計(jì)數(shù)器cntl減I,進(jìn)入步驟3. 6。若第三計(jì)數(shù)器cnt3小于等于I，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于I，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3減I,進(jìn)入步驟3. 6。步驟3. 6、判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于C，若是，則將第三寄存器reg3的值輸出為最大頻點(diǎn)數(shù)據(jù)，若否，判斷無(wú)窄帶干擾。其中，A為0或正整數(shù)，B和C均為正整數(shù)，且B > C > A。此實(shí)施例中，為運(yùn)算簡(jiǎn)單，A取值為0，此值與第一次檢測(cè)出窄帶干擾需要的時(shí)間有夫。B取值為6，為經(jīng)驗(yàn)值，如果B取值過(guò)大，在窄帶干擾突然消失的時(shí)，會(huì)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間才能正確檢測(cè)出干擾的消失；如果B取值過(guò)小，會(huì)造成漏檢。C取值為4，為經(jīng)驗(yàn)值，如果C取值過(guò)大，在突然出現(xiàn)窄帶干擾時(shí)，會(huì)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間才能正確檢測(cè)出干擾；如果C取值過(guò)小，會(huì)造成誤檢。步驟4、閾值生成計(jì)算最大頻點(diǎn)處能量和信號(hào)總能量比值，將其確定為閾值；步驟5、根據(jù)步驟4生成的閾值，對(duì)步驟2得到的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行譜線處理，即將大于閾值的譜線置零，得到去掉窄帶干擾的頻譜。步驟6、對(duì)步驟5得到的頻譜進(jìn)行IFFT變換，得到單路窄帶干擾去除后的時(shí)域信 號(hào)。將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加7，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。信號(hào)重疊相加里然使計(jì)算量增加一倍，但是能減輕因加窗處理I產(chǎn)生的信號(hào)失真問(wèn)題，代價(jià)是只需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)，使其所需要的硬件資源增加一倍即可。實(shí)施例I實(shí)際發(fā)射窄帶干擾，干信比為60dB,頻率為1575. 42MHz。寬帶干擾的干信比為65dB,中心頻率為1575. 42MHz。由天線采集空間的信號(hào)，經(jīng)低噪放和下變頻后由AD進(jìn)行采樣，進(jìn)行數(shù)字混頻，生成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)作為正常通路初始信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后作為延遲通路初始信號(hào)。將正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)各自作以下處理加窗處理1，F(xiàn)FT變換2，概率統(tǒng)計(jì)處理3，閾值生成4，譜線處理5，IFFT變換6。將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加7，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。如圖3所示，a、b和c分別是本實(shí)施例正常通路初始信號(hào)經(jīng)過(guò)加窗和FFT變換后連續(xù)三幀的信號(hào)波形圖；如圖4所示是本實(shí)施例正常通路初始信號(hào)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理后的信號(hào)波形圖；如圖5所示是本實(shí)施例得到的最終窄帶干擾去除后的信號(hào)波形圖?？梢钥闯?，信號(hào)中的窄帶干擾被有效定位并移除。實(shí)施例2實(shí)際發(fā)射窄帶干擾，干信比為62dB，頻率為1575. 42MHz，帶寬為IOOkHz。寬帶干擾的干信比為65dB，中心頻率為1575. 42MHz，帶寬為500kHz。由天線采集空間的信號(hào)，經(jīng)低噪放和下變頻后由AD進(jìn)行采樣，進(jìn)行數(shù)字混頻，生成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)作為正常通路初始信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后作為延遲通路初始信號(hào)。將正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)各自作以下處理加窗處理1，F(xiàn)FT變換2，概率統(tǒng)計(jì)處理3，閾值生成4，譜線處理5，IFFT變換6。將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加7，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。如圖6所示，a、b和c分別是本實(shí)施例正常通路初始信號(hào)經(jīng)過(guò)加窗和FFT變換后連續(xù)三幀的信號(hào)波形圖；如圖7所示是本實(shí)施例正常通路初始信號(hào)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理后的信號(hào)波形圖；如圖8所示是本實(shí)施例得到的最終窄帶干擾去除后的信號(hào)波形圖?？梢钥闯?，信號(hào)中的窄帶干擾被有效定位并移除。
權(quán)利要求
1.一種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，其特征在于，具體步驟如下 包括將接收信號(hào)經(jīng)AD采樣后，進(jìn)行數(shù)字混頻，生成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)作為正常通路初始信號(hào)，將該生成的I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后作為延遲通路初始信號(hào)； 將上述正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)各自作以下處理 步驟I、加窗處理(I)，得到加窗后的時(shí)域信號(hào)； 步驟2、對(duì)步驟I得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT變換(2)，輸出加窗后的信號(hào)頻譜； 步驟3、對(duì)步驟2得到的信號(hào)頻譜中數(shù)據(jù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理(3)，檢測(cè)得到信號(hào)頻譜中出現(xiàn)次數(shù)最多的最大頻點(diǎn)，即確定為窄帶干擾的位置； 步驟4、閾值生成(4):計(jì)算最大頻點(diǎn)處能量和信號(hào)總能量比值，將其確定為閾值； 步驟5、根據(jù)步驟4生成的閾值，對(duì)步驟2得到的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行譜線處理(5)，得到去掉窄帶干擾的頻譜； 步驟6、對(duì)步驟5得到的頻譜進(jìn)行IFFT變換(6)，得到單路窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào); 將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50%的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加(7)，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求I所述的基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，其特征在干，步驟3中的具體方法為 步驟3. I、初始化各寄存器和計(jì)數(shù)器的值同為A，檢測(cè)步驟2得到的各幀信號(hào)頻譜中的最大頻點(diǎn)，將該最大頻點(diǎn)賦值給第二寄存器reg2 ； 步驟3. 2、比較第一寄存器regl與第二寄存器reg2是否相等；若是，進(jìn)入步驟3. 3 ;若否，則進(jìn)入步驟3.5 ; 步驟3. 3、判斷第一計(jì)數(shù)器cntl是否大于等于B，若是，則進(jìn)入步驟3. 4，若否，令第一計(jì)數(shù)器cnt I加I,進(jìn)入步驟3.6; 步驟3. 4、令第一計(jì)數(shù)器cntl等于B,并令第三寄存器reg3的值等于第二寄存器reg2的值，再判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于B，若是，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于B，否則，令第三計(jì)數(shù)器cnt3增加I,進(jìn)入步驟3. 6 ； 步驟3. 5、令第一寄存器regl的值等于第二寄存器reg2的值,并判斷第一計(jì)數(shù)器cntl和第三計(jì)數(shù)器cnt3是否均小于等于I ; 若第一計(jì)數(shù)器cntl小于等于1，則令第一計(jì)數(shù)器cntl等于1，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第一計(jì)數(shù)器cntl減I,進(jìn)入步驟3. 6 ； 若第三計(jì)數(shù)器cnt3小于等于1，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3等于1，進(jìn)入步驟3. 6，若否，則令第三計(jì)數(shù)器cnt3減I,進(jìn)入步驟3. 6 ； 步驟3. 6、判斷第三計(jì)數(shù)器cnt3是否大于等于C，若是，則將第三寄存器reg3的值輸出為最大頻點(diǎn)數(shù)據(jù)，若否，判斷無(wú)窄帶干擾； 其中，A為0或正整數(shù)，B和C均為正整數(shù)，且B > C > A。
3.按照權(quán)利要求2所述的基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，其特征在干，A取值為0，B取值為6，C取值為4。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，其特征在于，所述加窗處理(I)使用的窗函數(shù)為Hamming窗函數(shù)或Blackman窗函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于頻率統(tǒng)計(jì)的頻域?yàn)V波算法，包括生成正常通路初始信號(hào)和延遲通路初始信號(hào)，并將其各自作以下處理加窗處理，F(xiàn)FT變換，概率統(tǒng)計(jì)處理，閾值生成，譜線處理，IFFT變換；再將正常通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行50％的時(shí)鐘延遲后，再與延遲通路初始信號(hào)得到的窄帶干擾去除后的時(shí)域信號(hào)重疊相加，得到最終窄帶干擾去除后的信號(hào)。本發(fā)明用于解決干擾信號(hào)中寬帶干擾和窄帶干擾并存時(shí)窄帶干擾去除問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01S19/37GK102645659SQ20121011454
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者尹高偉, 席曉莉, 杜永興, 秦嶺 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)