[发明专利]一种跨介质通信干扰抑制方法和系统

说明书

本发明提出一种跨介质通信干扰抑制方法和系统。其中，所述方法包括：对电磁波感知设备接收的水面数据进行预处理，提取包含水下声源激励的水面微幅波信号的混叠信号；对所述混叠信号进行改进的自适应经验模态分解，得到所述混叠信号的各阶IMF分量和残余误差；根据所述混叠信号的各阶IMF分量和残余误差，求解所述水面微幅波信号对应的重构尺度；根据求解的重构尺度，重构水下声源激励的水面微幅波信号。本发明基于频率的角度，通过改进的自适应经验模态分解以及水面微幅波信号对应的重构尺度的求解，实现干扰信号与水下声源激励的水面微幅波信号的有效分离，有效降低通信误码率了，从而提高获取的声源信息的准确率。

技术领域

本发明属于跨介质通信领域，尤其涉及一种跨介质通信干扰抑制方法和系统。

背景技术

随着人们对海洋探索活动的日益增加，掌握海洋的主动权有利于在未来海战中处于有利地位，各国也越来越意识到海洋的经济价值和重要的军事战略地位，要想合理利用海洋资源，占据军事主动权，需要不断发展跨介质通信技术。

跨介质通信包括上行通信和下行通信。上行通信为水下航行器向水下平台发送水下侦察、探测数据信息，下行通信为水上平台对水下航行器发送指令信息。其中，上行通信压力大。现有的跨介质通信方式主要有浮标通信、光通信、声波-激光通信和电磁波-声波通信。

浮标通信存在隐蔽性差的问题，易暴露我方位置；光通信存在设备复杂、技术难度大的问题，同时，对水体质量要求高；声波-激光通信受云雾天气影响较大，且激光的照射区域较小，对平台稳定性要求高；电磁波-声波通信具备高隐蔽性、全天时、全天候等优点，未来可应用于水下航行器与飞机、卫星等航空航天平台的高效可靠通信。

应用于水下的电磁波-声波的跨介质通信方式是从包含水面干扰的振动中提取微幅波振动，其实用化的一大难点是消除水面干扰，比如海浪干扰、船只干扰等。关于跨介质通信干扰抑制，现有提出一种干扰抑制方案，可以直接通过设计的滤波器实现低频海浪的干扰，然而，这种方案不能滤除通信频带内的海浪干扰；现有还提出一种利用改进相位生成载波技术去除水面波动干扰，然而，该方法要求环境扰动波的频率低于5Hz，最大波动幅度不超过2cm，在实际应用中具有很大局限性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种跨介质通信干扰抑制方法的技术方案，能够有效将干扰分量分离，降低通信误码率。

本发明第一方面公开了一种跨介质通信干扰抑制方法；所述方法包括：

步骤S1、对电磁波感知设备接收的水面数据进行预处理，提取包含水下声源激励的水面微幅波信号的混叠信号；

步骤S2、对所述混叠信号进行改进的自适应经验模态分解ICEEMDAN，得到所述混叠信号的各阶固有模态函数IMF分量和残余误差；

步骤S3、根据所述混叠信号的各阶IMF分量和残余误差，求解所述水面微幅波信号对应的重构尺度；

步骤S4、根据求解的重构尺度，重构水下声源激励的水面微幅波信号。

根据本发明第一方面的方法，述对电磁波感知设备接收的水面数据进行预处理，包括：

对电磁波感知设备接收的回波信号进行脉冲压缩处理；

根据脉冲压缩后各个距离门的散射强度，选取目标距离门，所述目标距离门为含有水面微幅波信号和干扰信号的距离门；

对所述目标距离门内的多个连续脉冲数据进行积累；

利用最大值原则，从所述目标距离门内进行相位信号提取；

对电磁波感知设备的发射信号和提取的相位信号做混频处理，得到包含水下声源激励的水面微幅波信号和干扰信号的混叠信号。

根据本发明第一方面的方法，所述对所述混叠信号进行改进的自适应经验模态分解ICEEMDAN，包括：