[发明专利]功率增强背景下的一种频域抗干扰算法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航抗干扰领域，更具体地说，涉及一种频域抗干扰方法。

背景技术

频域抗干扰易于工程实现且能够有效抑制各类窄带干扰，已被广泛应用到各类GNSS(Global Navigation Satellite System)抗干扰接收机中。经过多年研究，研究人员相继提出了分段归零法(Fraction Zeroize,FZ)、门限归零法(Threshold Zeroize,TZ)和分段抑制法(Fraction Clip,FC)等算法。上图所示为基于FFT的TZ法，其核心在于如何合理设置门限。由于导航信号通常非常微弱，上述问题本质上是在平坦的噪声谱中进行干扰检测。由于噪声通常受接收机温度和外界环境噪声影响，其功率通常是未知的。为此，BCME(Backward Consecutive Mean Excision)、FCME(Forward Consecutive Mean Excision)和LAD(Localization Algorithm based on Double-threshold)及LAD_ACC(LAD with Adjacent Cluster Combing)等自适应门限检测算法被相继提出以应对变化的噪声。

为进一步增强GNSS的抗干扰性能，各GNSS均准备发展导航信号增强技术。例如，GPS-ⅢC在战时将采用点波束，信号的功率将与噪声相当。此外，GNSS中的上注等设备由于采用大口径接收天线，天线增益较大，信号的功率将可能接近噪声功率，甚至超过噪声功率。此时，信号将不再淹没在噪声中，强信号的谱线可能超过噪底，影响干扰的检测。此时，要成功检测干扰，需要在不同频率处设置不同的门限。若采用统一的门限，漏检和虚警之间的矛盾将难以调和。BCME、FMCE和LAD等基于单一门限的传统算法将失效。为此，研究功率增强背景下的频域抗干扰技术是非常必要的。

发明内容

本发明为了有效解决功率增强下频域抗干扰问题，提出功率增强背景下的一种频域抗干扰算法。

本发明的基本思路是：利用导航信号功率谱对称的特性，通过对称相消消除信号对干扰检测的干扰。利用对称性消除信号无需估计导航信号功率，同时不会改变噪声的特性，仅引起噪声方差增大一倍。对消掉信号后利用子带划分和传统的FCME算法进行自适应干扰检测门限估计及干扰抑制。

本发明的技术方案是：

功率增强背景下的一种频域抗干扰算法，具体包括下述步骤：

第一步：载波剥离

对输入中频信号x_IF(n)乘以本地参考信号进行载波剥离

x(n)＝x_IF(n)exp(-j2πnf_c/f_s)

其中，f_c为标称载波频率，f_s为采样频率，n为信号的序号，n＝0,1,2,3...。

第二步：功率谱估计

利用下式计算载波剥离后信号x(n)的功率谱

P(k)＝|X(k)|²

其中，X(k)为x(n)的离散傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)。

第三步：对称相消

利用下式对消掉导航信号

D(k)＝P(k)-P(N-k+1)

其中，k＝0,1,2,…N/2-1，N为离散傅里叶变换(FFT)的点数。

第四步：求子带均值

利用下式获得对消后信号D(k)的子带均值

其中，M为子带的采样点数，l为子带的序号。

第五步：求子带均值平方

利用下式计算D_acc(l)的平方

第六步：计算检测门限

首先利用下式计算前向连续均值相减算(FCME)法的阈值参数

其中：Q^-1(·)为右尾概率逆函数，P_FA为设置的干扰检测虚警概率。

设置FCME算法的阈值参数为T，启动FCME计算G(l)的检测门限。当FCME收敛后，得到检测门限Th。FCME算法具体步骤参见文献“Spectrum sensing with forward methods”，J.J.J.Lehtomaki等，2006IEEE Military Communications conference。

第七步：频谱加权