單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航與信號處理技術領域，具體為單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法。
【背景技術】
[0002]隨著北斗導航系統(tǒng)的迅速發(fā)展，其在生產和生活中的應用已經越來越多地影響和改變著我們的生活。隨著智能手機等便攜式智能終端的迅速普及，以便攜式智能終端為依托的導航定位發(fā)展迅猛，其中導航定位設備抗干擾性能成為關乎其運行穩(wěn)定性的關鍵因素。在復雜的鬧市環(huán)境中存在著很多連續(xù)波干擾，例如WIFI信號、藍牙、出租車調度電臺等，這其中有帶內干擾，也有諧波分量滲透到該頻段導致的干擾，都對衛(wèi)星導航信號造成干擾，干擾嚴重時會導致對北斗信號誤捕甚至無法捕獲。
[0003]對于干擾的問題，一般采用在接收機射頻前端加入道通濾波器的方法，這種方法對于帶外的干擾信號有良好的抑制作用，但是對于帶內干擾則無能為力。有研宄者利用捕獲算法自身對頻率不敏感的特性，對接收信號進行預先解擴擴展干擾信號的頻譜，再通過窄帶濾波抑制干擾，但是在干擾信號較強時往往導致接收機的檢測率下降，得不償失。另一種有效的方法是采用陣列天線進行空-時處理，自適應的將帶內干擾有效的濾除，但是該方法要求安裝至少4個以上的天線進行信號接收，因而對于接收設備的體積要求比較高。對于便攜式的終端，例如車載導航儀、智能手機、平板電腦等受到自身設備的體積限制無法安裝大量的天線進行信號接收，從而無法使用上述的處理方法去除窄帶干擾。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有去除干擾信號的方法不能有效應用于手持式和便攜式北斗衛(wèi)星導航設備的問題，提供了單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法。
[0005]本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的:單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法，包括以下步驟:
第一步:對接收機轉換得到的中頻信號采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實現(xiàn)分解，得到多個頻段信號；
第二步:各個頻段信號經過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個頻段信號的能量，進而檢測出各個頻段信號中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設定閾值來檢測干擾所在的頻率范圍；
第三步:將已檢測出各個頻段信號中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進行衰減，以去除干擾；
第四步:對去除了干擾的各個頻段信號進行小波反變換進行信號重構，從而得到去除干擾的導航時域信號。
[0006]針對單天線智能終端的特點，本發(fā)明提出利用小波分解-重構的現(xiàn)代信號處理方法去除干擾。首先對中頻信號使用Meyer小波進行分解，而后比較分解后各個頻段信號的能量，通過比較結果確定窄帶噪聲所在頻率范圍，將噪聲所在頻率范圍的系數(shù)進行衰減，最后重構信號從而實現(xiàn)窄帶干擾的剔除。實驗仿真證明該方法能夠實現(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機的靈敏度約5dB。
【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明算法原理圖。
[0008]圖2本發(fā)明算法實施流程圖。
【具體實施方式】
[0009]單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法，包括以下步驟:
第一步:對接收機轉換得到的中頻信號采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實現(xiàn)分解，得到多個頻段信號；
第二步:各個頻段信號經過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個頻段信號的能量，進而檢測出各個頻段信號中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設定閾值來檢測干擾所在的頻率范圍；
第三步:將已檢測出各個頻段信號中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進行衰減，以去除干擾；
第四步:對去除了干擾的各個頻段信號進行小波反變換進行信號重構，從而得到去除干擾的導航時域信號。
[0010]在捕獲一顆衛(wèi)星信號的情況下，接收機接收到的信號可以看作衛(wèi)星信號與高斯白噪聲的混合，通常接收機在射頻前端完成初步放大和濾波，接著與本地中頻相乘進行混頻，將接收到的信號變換到中頻信號。
[0011]小波變換是通過本地的基礎函數(shù)將信號在時間尺度域進行分解的一種變換，通過對母小波的伸縮和移位可以得到不同的小波基函數(shù)。因此，原始中頻信號可以表示為本地基函數(shù)(小波)在時間和頻率域的線性組合。小波變換抗干擾的基本思想是通過檢測干擾信號在小波域的情況，在小波分解每個尺度定義一個閾值，隔離干擾的影響。通過這種方式，我們可以在數(shù)量有限的尺度區(qū)間內檢測和去除干擾信號。眾所周知，時域的壓縮對應于頻域的擴展，因此采用伸縮變換構造小波包函數(shù)，實現(xiàn)覆蓋整個輸入信號的頻率范圍。
【主權項】
1.單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法，其特征在于包括以下步驟: 第一步:對接收機轉換得到的中頻信號采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實現(xiàn)分解，得到多個頻段信號； 第二步:各個頻段信號再經過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個頻段信號的能量，進而檢測出各個頻段信號中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設定閾值來檢測干擾所在的頻率范圍； 第三步:將已檢測出各個頻段信號中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進行衰減，以去除干擾； 第四步:對去除了干擾的各個頻段信號進行小波反變換進行信號重構，從而得到去除干擾的導航時域信號。
【專利摘要】本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航與信號處理技術領域，具體為單天線北斗衛(wèi)星信號小波分解抗干擾算法。本發(fā)明算法首先對中頻信號使用Meyer小波進行分解，得到各個頻段信號，而后通過比較分解后各個頻段信號的能量來檢測窄帶干擾噪聲所在頻帶范圍，通過衰減干擾所在頻帶范圍系數(shù)后重構信號實現(xiàn)窄帶干擾的剔除。實驗仿真證明該方法能夠實現(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機的靈敏度約5dB。針對單天線智能終端的特點，本發(fā)明提出利用小波分解-重構的現(xiàn)代信號處理方法去除干擾。實驗仿真證明該方法能夠實現(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機的靈敏度約5dB。
【IPC分類】G01S19-37
【公開號】CN104777497
【申請?zhí)枴緾N201510196567
【發(fā)明人】李燈熬, 李帥, 趙菊敏, 牛文慧
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月24日