北斗rdss導(dǎo)航型接收機(jī)窄帶干擾檢測與抑止方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號處理領(lǐng)域，特別是涉及一種北斗RDSS導(dǎo)航型接收 機(jī)窄帶干擾檢測與抑止方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代通信技術(shù)中，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是衛(wèi)星通信、軍事通信中很有效的一種抗干 擾技術(shù)。由于具有較高的擴(kuò)頻增益，直擴(kuò)系統(tǒng)對多種類型的干擾都具有較好的抑制性能。但 在實(shí)際系統(tǒng)中，往往受到帶寬的限制，擴(kuò)頻增益不足以抑制大功率的窄帶干擾。研究表明， 若在解擴(kuò)處理前，應(yīng)用窄帶干擾抵消技術(shù)將干擾抑制掉，能夠大大提高系統(tǒng)的抗干擾性能。
[0003] 北斗RDSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，但其抗電磁干擾的能力很弱。其 原因在于北斗衛(wèi)星只有幾十W的發(fā)射功率，要傳播約30000km的距離才能達(dá)到地球表面。而 干擾機(jī)則離接收機(jī)要近得多，發(fā)射干擾功率也有可能大很多。而由信號功率與傳播距離的 平方成反比可知干擾機(jī)信號功率很容易做到比北斗有用信號電平強(qiáng)許多倍。強(qiáng)功率干擾使 接收機(jī)中的相關(guān)器難于輸出可檢測的相關(guān)信號，從而使其頻率跟蹤環(huán)或碼跟蹤環(huán)不能鎖定 或失鎖，從而導(dǎo)致接收機(jī)不能正常工作。
[0004] 為了達(dá)到信號的抗干擾能力，我們采用時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)。在RDSS導(dǎo)航信 號的信道帶寬受到限制，處理增益不可能太大時(shí)，時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)的抗干擾能力 非常突出。所謂自適應(yīng)濾波是在部分信號特征未知的條件下，根據(jù)某種最佳準(zhǔn)則，從由已知 信號特征決定的初始條件出發(fā)，按某種自適應(yīng)算法進(jìn)行遞推，在完成一定次數(shù)的遞推之后， 以統(tǒng)計(jì)逼近的方式，收斂于最佳解。引入自適應(yīng)濾波抑制RDSS導(dǎo)航信號中的多窄帶干擾的 必要性在于：
[0005] 1、由于RDSS信號相對占用了較寬的頻帶，因此受干擾的可能性也更大，特別是受 多窄帶干擾的可能性也更大。雖然RDSS信號具有一定的抗窄帶干擾能力，但在受到強(qiáng)窄帶 干擾時(shí)，系統(tǒng)的性能將大為下降；
[0006] 2、在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，由于RDSS信號相對占用了較寬的頻帶，因此受多窄帶干擾和 寬帶干擾攻擊的可能性也更大，而且干擾環(huán)境可能是時(shí)變的。使用自適應(yīng)抗干擾技術(shù)可以 提高系統(tǒng)地抗干擾能力，從而最大限度地增強(qiáng)系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)能力；
[0007] 3、RDSS信號的抗干擾能力由其擴(kuò)頻處理增益決定。處理增益是通過增加帶寬實(shí) 現(xiàn)的。當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，進(jìn)一步提高處理增益的代價(jià)很大，有時(shí)甚至是不可能的。此時(shí)， 自適應(yīng)技術(shù)提供了一個(gè)代價(jià)較低的有效手段；
[0008] 4、由于干擾的大動態(tài)范圍和時(shí)變性，干擾抑制必須相應(yīng)采用自適應(yīng)濾波，實(shí)時(shí)跟 蹤捕獲干擾，實(shí)現(xiàn)干擾對消，提高導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0009] 時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)是最近幾十年來世界各國研究較活躍的領(lǐng)域，它充分利 用干擾和信號特性的差異，依據(jù)某一準(zhǔn)則（如：最大信噪比準(zhǔn)則或最小均方誤差準(zhǔn)則）提取 自適應(yīng)干擾抵消所需的參數(shù)，推導(dǎo)自適應(yīng)濾波器控制權(quán)值，不斷調(diào)整自身結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng) 抵消干擾、跟蹤信號的目的。在直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)中，接收信號主要包括擴(kuò)頻信號、接收機(jī) 背景噪聲及窄帶干擾，由于窄帶干擾具有強(qiáng)相關(guān)性，可以從其前后相鄰的取樣值估計(jì)出當(dāng) 前窄帶干擾的取值，而擴(kuò)頻信號和背景噪聲是寬帶信號，近似不相關(guān)，其當(dāng)前值不能估計(jì)。 因此，能夠采用自適應(yīng)處理將具有強(qiáng)相關(guān)性的窄帶干擾從當(dāng)前接收的信號中抵消掉，而信 號由于其不相關(guān)則不能抵消。
[0010] 時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)要在直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)中發(fā)揮最佳性能，需要擴(kuò)頻信號 和背景噪聲是寬帶與信號采樣帶寬一致，以滿足寬帶信號條件。然而，對RDSS導(dǎo)航信號實(shí) 施時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)，有下面的實(shí)際困難：
[0011] 1、RDSS導(dǎo)航信號的信道帶寬有限，不滿足寬帶條件，將嚴(yán)重影響抗干擾性能。
[0012] 2、由于實(shí)際信號的采樣速率高，數(shù)據(jù)量大，對運(yùn)算資源消耗很大，也不利于實(shí)現(xiàn)低 功耗設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種北斗RDSS導(dǎo)航型接收機(jī)窄 帶干擾檢測與抑止方法，以解決時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)性能發(fā)揮不佳及能耗比過低的的 問題。
[0014] 本發(fā)明的基本思路是：北斗RDSS導(dǎo)航型接收機(jī)收到的信號主要包含擴(kuò)頻信號、接 收機(jī)背景噪聲及窄帶干擾，通過下變頻、低通濾波、數(shù)據(jù)抽取的數(shù)據(jù)預(yù)處理手段，將信號變 化為零中頻的寬帶信號，以確保時(shí)域自適應(yīng)干擾抵消技術(shù)的性能有效發(fā)揮。
[0015] 由于干擾信號通常為恒定信號、或頻率緩慢變化的掃頻信號，當(dāng)自適應(yīng)濾波完成 一定次數(shù)的遞推之后，以統(tǒng)計(jì)逼近的方式，收斂于最佳解后，停止遞推逼近。
[0016] 接著實(shí)施抗干擾濾波后的干擾檢測，當(dāng)重新檢測到干擾信號后，再次啟動自適應(yīng) 濾波器的遞推逼近功能，干擾濾除后的信號供接收機(jī)進(jìn)行后續(xù)的同步、解擴(kuò)等處理。
[0017] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種北斗RDSS導(dǎo)航型接收機(jī) 窄帶干擾檢測與抑止方法，包括以下步驟：
[0018] 第1步：下變頻：
[0019] 對采樣信號x(n)進(jìn)行下變頻變換，得到中心頻率分別為0和2wlf的復(fù)信號d(n);
[0020] 第2步：低通濾波：
[0021] 對下變頻變換結(jié)果d(n)低通濾波，濾除信號中，中心頻率為2wlf的部分，剩余中心 頻率為〇的部分f( n);
[0022] 第3步：數(shù)據(jù)抽?。?br>[0023] 對低通濾波結(jié)果f (η)數(shù)據(jù)抽取，在不改變頻譜基本形狀的情況下，將頻率范圍擴(kuò) 展為[_π，+ Ji ]之間。
[0024] 第4步：自適應(yīng)干擾抵消：
[0025] 利用基帶處理中的觀測量異常標(biāo)志作為控制信號，一旦RDSS導(dǎo)航型接收機(jī)的基 帶提取的觀測量出現(xiàn)異常，啟動自適應(yīng)干擾抵消運(yùn)算，以統(tǒng)計(jì)逼近的方式，向最佳解收斂。 當(dāng)收斂于最佳解后，觀測量將恢復(fù)正常，停止自適應(yīng)干擾抵消運(yùn)算。
[0026] 以下對本發(fā)明所采用的LMS自適應(yīng)濾波技術(shù)做進(jìn)一步說明。
[0027] 自適應(yīng)濾波就是要尋找濾波器系數(shù)的最優(yōu)解，使得均方誤差可f七,]達(dá)到最 小。要使得對.? x 4]達(dá)到最小，就是五[6,,,x《i ]i「.= β成立。
[0028] 有，
I是輸入序列的自相 關(guān)函數(shù)。
[0029] 表示為矩陣形式就是：
[0031] LMS算法提供了一種不需要求解輸入序列自相關(guān)矩陣的方式，通過最陡下降原理 (梯度原理）進(jìn)行求解。顧名思義，梯度法就是沿性能曲面的負(fù)梯度方向，即性能曲面最陡 方向向下搜索其最