[发明专利]用于干扰抑制和信号增强的多元件磁接收机

说明书

本申请要求2011年6月20日提交的题为“Multi-element Magnetic Receiver For Interference Suppression And Signal Enhancement”的美国专利申请序列号13/164,375的优先权，其主题通过引用被全部并入。

技术领域

本发明涉及磁通信系统，并且更具体地涉及用于干扰抑制和信号增强的磁通信接收机和方法。

背景技术

诸如基于射频（RF）和磁信号的通信系统的地下通信系统遭受噪声和阻碍它们的预期运行的其它类型的干扰。例如，发射机的朝向和/或发射机和接收机的相对位置能够影响所发射的场相对于该接收机的方向和强度。同样，例如大气、土地的中间介质以及人为的障碍物能够以难以预测或无法预测的方式影响接收机处的被发射的磁场。

这些特性可能对利用定向天线的磁通信系统（诸如用在方向发现操作中的系统）的性能尤其有害。方向发现是确定发射源（通常是基于无线电或磁的）的位置的过程。方向发现的关键应用包括例如山上或其周围或者在地下矿井中的恶劣运行状况中的紧急援救操作。由于通过诸如土地和岩石的材料的RF发射通常比较低效，因此基于磁场的通信常常是优选的。然而，如上所述，磁通信系统遭受使得方向发现操作变得困难的不精确以及信号功率降低。

期望改进的磁通信系统。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于增强磁通信信号而同时抑制噪声和干扰的方法。该方法包括利用多个天线元件接收磁通信信号。通过例如生成对应于由每个天线元件所接收的通信信号的第一协方差矩阵，来测量多个所接收的信号的相对振幅。还可以生成对应于由每个天线元件接收的噪声和干扰的第二协方差矩阵，对其求逆并与第一协方差矩阵相结合。可以对该组合矩阵应用主分量分析，以计算一组权重，所述权重被用来生成包括多个所接收的输入波形的加权和的单个输出波形。

在本发明的第二实施例中，提供一种用于增强磁通信信号的方法。该方法包括利用多个天线元件接收磁通信信号。通过例如生成与由每个天线元件所接收的通信信号相对应的协方差矩阵，来测量多个所接收的信号的相对振幅。可以对该矩阵应用主分量分析，以计算一组权重，所述权重被用来生成包括所述多个所接收的输入波形的加权和的单个输出波形。

在本发明的第三实施例中，提供一种用于抑制磁通信系统中的噪声和干扰的方法。该方法包括在没有被发射的磁通信信号的情况下利用多个天线元件接收噪声和干扰。通过例如生成与由每个天线元件所接收的噪声和干扰相对应的协方差矩阵来测量多个所接收的波形的相对振幅。可以对该矩阵的逆矩阵应用主分量分析，以计算一组权重，所述权重被用来生成包括多个所接收的输入波形的加权和的单个输出波形。

在本发明的第四实施例中，提供了用于找到磁发射机相对于磁接收机的方向的方法。所述方法包括利用三个相互垂直的天线元件接收磁通信信号。通过例如生成与由每个天线元件所接收的通信信号相对应的协方差矩阵，来测量多个所接收的信号的相对振幅。可以对该矩阵应用主分量分析，以估计接收机天线的位置处的磁场的大小和取向。然后可以从该场的取向确定到发射机的方向。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的三轴天线的立体图。

图2是示出用在信号增强和干扰抑制过程中的图1的天线的操作的过程流程图。

图3是示出用于增强所接收的信号的图1的天线的操作的过程流程图。

图4是示出用于执行方向发现过程的图1的天线的操作的过程流程图。

图5A-5C是示出根据本发明的实施例的两个所接收的信号的结果得到的组合的图表。

图6A和6B是示出根据本发明的实施例的两个所接收的信号的结果得到的组合的图表。

具体实施方式

应当理解的是，本发明的图和说明书已被简化为示出对于清楚理解本发明来说相关的元素，但为了清楚起见删除了在诸如地下磁通信系统的典型磁通信系统中发现的许多其它元素。然而，由于这样的元素在本领域是被熟知的，并且由于它们并不促进对本发明的更好的理解，因此在本文中并不提供对这样的元素的讨论。本文中的公开致力于本领域技术人员已知的所有这样的变化和修改。