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一种抑制干扰的方法及设备

阅读:914发布:2024-02-18

专利汇可以提供一种抑制干扰的方法及设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种抑制干扰的方法及设备,属于无线通信领域。所述方法包括:根据接收端所在的 位置 和外界环境以及 信号 传播误差因素,调整滤波 门 限和信号 阈值 ;当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除 频谱 超过所述滤波门限的压制式干扰;当所述信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰;根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号。本发明能够在事先不知干扰特征的情况下,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的干扰以及有效地抑制欺骗式干扰。,下面是一种抑制干扰的方法及设备专利的具体信息内容。

1.一种抑制干扰的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波限和信号阈值
当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
当所述信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰;
根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,所述接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,所述信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,所述信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达度范围或导航参数范围;
相应地,所述根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值,具体包括:
根据所述电离层、所述对流层折射和/或所述海拔高度的变化,调整所述功率范围的大小;
根据所述经纬度、所述海拔高度、所述电离层和/或所述对流层折射的变化,调整所述到达时间范围的大小;
根据所述电离层、所述对流层折射、所述经纬度和/或所述海拔高度的变化,调整所述到达角度范围的大小;
根据所述经纬度、所述电离层、所述对流层折射和/或所述空气湿度的变化,调整所述导航参数范围的大小;
根据所述电离层、所述对流层折射、所述周围障碍物和/或所述空气湿度的变化,调整所述滤波门限的大小。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰,具体包括:
通过所述窗函数截取所述信号,并对所述截取的信号进行快速傅立叶变换得到频谱信号;
从所述频谱信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
根据所述去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与已存储的频谱图匹配出一个频谱图,以所述匹配的频谱图为参照进行线性插值,获得重构信号;
利用所述重构信号补偿所述去除压制式干扰的频谱信号;
对所述补偿的频谱信号进行逆傅立叶变换,得到所述截取的信号。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰,具体包括:
从所述信号中提取特征参数,所述特征参数至少包括方差、均值、频率和周期;
通过所述特征参数与已存储的信号特征进行线性匹配,产生与所述压制式干扰相关的干扰抵消信号;
对所述干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的所述干扰抵消信号叠加到所述信号中,去除所述信号中的压制式干扰。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号,具体包括:
判断所述信号的功率是否为所述功率范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
如果是所述功率范围内的值,判断所述信号的到达时间是否为所述到达时间范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
如果是所述到达时间范围内的值,判断所述信号的到达角度是否为所述到达角度范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
如果是所述到达角度范围内的值,判断所述信号的导航参数是否为所述导航参数范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;如果是,所述信号为来自卫星的正常信号。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值之后,还包括:
接收多个信号,所述信号至少为四个;
判断所述信号的信噪比是否超过预设的阈值;
如果超过所述阈值的信号的个数至少为四个,则将未超过所述阈值的信号调零,并记录未超过所述阈值的信号的方向;
如果超过所述阈值的信号的个数少于四个,丢弃所有的所述信号,调整天线图的主瓣的增益,利用所述主瓣重新接收信号。
7.一种抑制干扰的设备,其特征在于,所述设备包括:
调整模,用于根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值;
第一去除模块,用于当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
第二去除模块,用于当所述信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰;
确定模块,用于根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号。
8.如权利要求7所述的设备,其特征在于,所述接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,所述接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,所述信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,所述信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达角度范围或导航参数范围;
相应地,所述调整模块具体包括:
第一调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射和/或所述海拔高度的变化,调整所述功率范围的大小;
第二调整单元,用于根据所述经纬度、所述海拔高度、所述电离层和/或所述对流层折射的变化,调整所述到达时间范围的大小;
第三调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射、所述经纬度和/或所述海拔高度的变化,调整所述到达角度范围的大小;
第四调整单元,用于根据所述经纬度、所述电离层、所述对流层折射和/或所述空气湿度的变化,调整所述导航参数范围的大小;
第五调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射、所述周围障碍物和/或所述空气湿度的变化,调整所述滤波门限的大小。
9.如权利要求8所述的设备,其特征在于,所述第一去除模块具体包括:
截取单元,用于通过所述窗函数截取所述信号,并对所述截取的信号进行快速傅立叶变换得到频谱信号;
第一去除单元,用于从所述频谱信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
获得单元,用于根据所述去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与已存储的频谱图匹配出一个频谱图,以所述匹配的频谱图为参照进行线性插值,获得重构信号;
补偿单元,用于利用所述重构信号补偿所述去除压制式干扰的频谱信号;
变换单元,用于对所述补偿的频谱信号进行逆傅立叶变换,得到所述截取的信号;
所述第二去除模块具体包括:
提取单元,用于从所述信号中提取特征参数,所述特征参数至少包括方差、均值、频率和周期;
线性匹配单元,用于通过所述特征参数与已存储的信号特征进行线性匹配,产生与所述压制式干扰相关的干扰抵消信号;
第二去除单元,用于对所述干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的所述干扰抵消信号叠加到所述信号中,去除所述信号中的压制式干扰;
所述确定模块具体包括:
第一判断单元,用于判断所述信号的功率是否为所述功率范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
第二判断单元,用于如果是所述功率范围内的值,判断所述信号的到达时间是否为所述到达时间范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
第三判断单元,用于如果是所述到达时间范围内的值,判断所述信号的到达角度是否为所述到达角度范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
第四判断单元,用于如果是所述到达角度范围内的值,判断所述信号的导航参数是否为所述导航参数范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;如果是,所述信号为来自卫星的正常信号。
10.如权利要求7所述的设备,其特征在于,所述设备还包括:
接收模块,用于接收多个信号,所述信号至少为四个;判断所述信号的信噪比是否超过预设的阈值;如果超过所述阈值的信号的个数至少为四个,则将未超过所述阈值的信号调零,并记录未超过所述阈值的信号的方向;如果超过所述阈值的信号的个数少于四个,则丢弃所有的所述信号,调整天线图的主瓣的增益,利用所述主瓣重新接收信号。

说明书全文

一种抑制干扰的方法及设备

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信领域,特别涉及一种抑制干扰的方法及设备。

背景技术

[0002] 全球卫星导航系统是各国重要的信息基础和战略设施,已广泛地应用于国防等关键领域。在军事应用以及部分民用领域对卫星导航的完好性和连续性提出了很高的要求。然而,由于导航卫星信号到达地面的功率极其微弱,卫星导航接收端很容易受到干扰;尤其人为的压制式干扰和欺骗式干扰给应用带来了巨大的隐患。
[0003] 对于压制式干扰,目前有以下几种抑制的方法,包括:
[0004] 第一种:在接收端产生一个与压制式干扰信号相关的信号,将该信号通过自适应滤波器叠加到接收端接收的信号中,消除压制式干扰信号。
[0005] 第二种:采用多阵元天线阵来抑制干扰,具体为:多阵元天线阵包括多个天线,各天线分别与微波网络、处理器相连,当处理器判断出接收的来自某个方向的信号存在压制式干扰时,调整该天线接收的信号为零,以消除干扰。
[0006] 对于欺骗式干扰,目前可以通过以下的方法进行抑制,包括:
[0007] 接收端接收的卫星信号的参数包括功率、相关通道积分值和轨道长半径等。其中,每个参数都有正常的工作范围,例如功率的工作范围为-110dBm至-133dBm,相关通道积分值的工作范围为5100至1821776和轨道长半径的工作范围为5.153600E+003至5.153699E+003。当从接收的信号中提取的某个参数超过正常的工作范围时,则可判定该信号为欺骗式干扰信号,直接丢弃该信号。
[0008] 在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0009] 对于压制式干扰:
[0010] 在上述第一种方法中、需要预先知道压制式干扰信号的特征,从而产生与其相关的信号以实现干扰抵消,因此在不清楚其特征的情况下便无法实现。
[0011] 在上述第二种方法中、只适用于窄带类型的压制式干扰,宽带类型的压制式干扰便不能对其进行很好的抑制。
[0012] 对于欺骗式干扰:没有考虑到不同场合和突发情况下信号的参数会发生突变等,从而不能有效地抑制干扰。

发明内容

[0013] 为了能够在事先不知干扰特征的情况下,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的干扰以及有效地抑制欺骗式干扰,本发明实施例提供了一种抑制干扰的方法及设备。所述技术方案如下:
[0014] 一种抑制干扰的方法,所述方法包括:
[0015] 根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波限和信号阈值
[0016] 当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
[0017] 当所述信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰;
[0018] 根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号。
[0019] 所述接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,所述接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,所述信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,所述信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达度范围或导航参数范围;
[0020] 相应地,所述根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值,具体包括:
[0021] 根据所述电离层、所述对流层折射和/或所述海拔高度的变化,调整所述功率范围的大小;
[0022] 根据所述经纬度、所述海拔高度、所述电离层和/或所述对流层折射的变化,调整所述到达时间范围的大小;
[0023] 根据所述电离层、所述对流层折射、所述经纬度和/或所述海拔高度的变化,调整所述到达角度范围的大小;
[0024] 根据所述经纬度、所述电离层、所述对流层折射和/或所述空气湿度的变化,调整所述导航参数范围的大小;
[0025] 根据所述电离层、所述对流层折射、所述周围障碍物和/或所述空气湿度的变化,调整所述滤波门限的大小。
[0026] 所述通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰,具体包括:
[0027] 通过所述窗函数截取所述信号,并对所述截取的信号进行快速傅立叶变换得到频谱信号;
[0028] 从所述频谱信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
[0029] 根据所述去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与已存储的频谱图匹配出一个频谱图,以所述匹配的频谱图为参照进行线性插值,获得重构信号;
[0030] 利用所述重构信号补偿所述去除压制式干扰的频谱信号;
[0031] 对所述补偿的频谱信号进行逆傅立叶变换,得到所述截取的信号。
[0032] 所述获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰,具体包括:
[0033] 从所述信号中提取特征参数,所述特征参数至少包括方差、均值、频率和周期;
[0034] 通过所述特征参数与已存储的信号特征进行线性匹配,产生与所述压制式干扰相关的干扰抵消信号;
[0035] 对所述干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的所述干扰抵消信号叠加到所述信号中,去除所述信号中的压制式干扰。
[0036] 所述根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号,具体包括:
[0037] 判断所述信号的功率是否为所述功率范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0038] 如果是所述功率范围内的值,判断所述信号的到达时间是否为所述到达时间范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0039] 如果是所述到达时间范围内的值,判断所述信号的到达角度是否为所述到达角度范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0040] 如果是所述到达角度范围内的值,判断所述信号的导航参数是否为所述导航参数范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;如果是,所述信号为来自卫星的正常信号。
[0041] 所述根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值之后,还包括:
[0042] 接收多个信号,所述信号至少为四个;
[0043] 判断所述信号的信噪比是否超过预设的阈值;
[0044] 如果超过所述阈值的信号的个数至少为四个,则将未超过所述阈值的信号调零,并记录未超过所述阈值的信号的方向;
[0045] 如果超过所述阈值的信号的个数少于四个,丢弃所有的所述信号,调整天线图的主瓣的增益,利用所述主瓣重新接收信号。
[0046] 一种抑制干扰的设备,所述设备包括:
[0047] 调整模,用于根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值;
[0048] 第一去除模块,用于当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取所述信号,从所述截取的信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
[0049] 第二去除模块,用于当所述信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用所述干扰抵消信号从所述信号中去除压制式干扰;
[0050] 确定模块,用于根据所述信号阈值,确定所述信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃所述信号,如果否,则所述信号为正常信号。
[0051] 所述接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,所述接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,所述信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,所述信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达角度范围或导航参数范围;
[0052] 相应地,所述调整模块具体包括:
[0053] 第一调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射和/或所述海拔高度的变化,调整所述功率范围的大小;
[0054] 第二调整单元,用于根据所述经纬度、所述海拔高度、所述电离层和/或所述对流层折射的变化,调整所述到达时间范围的大小;
[0055] 第三调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射、所述经纬度和/或所述海拔高度的变化,调整所述到达角度范围的大小;
[0056] 第四调整单元,用于根据所述经纬度、所述电离层、所述对流层折射和/或所述空气湿度的变化,调整所述导航参数范围的大小;
[0057] 第五调整单元,用于根据所述电离层、所述对流层折射、所述周围障碍物和/或所述空气湿度的变化,调整所述滤波门限的大小。
[0058] 所述第一去除模块具体包括:
[0059] 截取单元,用于通过所述窗函数截取所述信号,并对所述截取的信号进行快速傅立叶变换得到频谱信号;
[0060] 第一去除单元,用于从所述频谱信号中去除频谱超过所述滤波门限的压制式干扰;
[0061] 获得单元,用于根据所述去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与已存储的频谱图匹配出一个频谱图,以所述匹配的频谱图为参照进行线性插值,获得重构信号;
[0062] 补偿单元,用于利用所述重构信号补偿所述去除压制式干扰的频谱信号;
[0063] 变换单元,用于对所述补偿的频谱信号进行逆傅立叶变换,得到所述截取的信号;
[0064] 所述第二去除模块具体包括:
[0065] 提取单元,用于从所述信号中提取特征参数,所述特征参数至少包括方差、均值、频率和周期;
[0066] 线性匹配单元,用于通过所述特征参数与已存储的信号特征进行线性匹配,产生与所述压制式干扰相关的干扰抵消信号;
[0067] 第二去除单元,用于对所述干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的所述干扰抵消信号叠加到所述信号中,去除所述信号中的压制式干扰;
[0068] 所述确定模块具体包括:
[0069] 第一判断单元,用于判断所述信号的功率是否为所述功率范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0070] 第二判断单元,用于如果是所述功率范围内的值,判断所述信号的到达时间是否为所述到达时间范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0071] 第三判断单元,用于如果是所述到达时间范围内的值,判断所述信号的到达角度是否为所述到达角度范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;
[0072] 第四判断单元,用于如果是所述到达角度范围内的值,判断所述信号的导航参数是否为所述导航参数范围内的值,如果否,所述信号为欺骗式干扰,丢弃所述信号;如果是,所述信号为来自卫星的正常信号。
[0073] 所述设备还包括:
[0074] 接收模块,用于接收多个信号,所述信号至少为四个;判断所述信号的信噪比是否超过预设的阈值;如果超过所述阈值的信号的个数至少为四个,则将未超过所述阈值的信号调零,并记录未超过所述阈值的信号的方向;如果超过所述阈值的信号的个数少于四个,则丢弃所有的所述信号,调整天线图的主瓣的增益,利用所述主瓣重新接收信号。
[0075] 通过根据接收端的位置和外界环境的变化,调整滤波门限和信号阈值,通过滤波门限去除窄带的压制式干扰,通过获取干扰抵消信号去除宽带的压制式干扰,通过信号阈值确定信号是否为欺骗式干扰。如此不事先知道干扰的特征,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的压制式干扰,还考虑了接收端的位置和外界环境的变化,能够有效地抑制欺骗式干扰。附图说明
[0076] 图1是本发明实施例1提供的一种抑制干扰的方法流程图
[0077] 图2是本发明实施例2提供的一种抑制干扰的方法流程图;
[0078] 图3是本发明实施例3提供的一种抑制干扰的设备示意图。

具体实施方式

[0079] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0080] 实施例1
[0081] 如图1所示,本发明实施例提供了一种抑制干扰的方法,包括:
[0082] 步骤101:根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值;
[0083] 其中,接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,需要调整的信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达角度范围或导航参数范围。
[0084] 步骤102:判断接收的信号中的压制干扰的类型,如果信号中的压制式干扰为窄带类型,则执行步骤103:如果当接收的信号中的压制式干扰为宽带类型,则执行步骤104:
[0085] 步骤103:通过窗函数截取接收的信号,从截取的信号中去除频谱超过滤波门限的压制式干扰;
[0086] 步骤104:获取干扰抵消信号,并利用干扰抵消信号从接收的信号中去除压制式干扰;
[0087] 步骤105:根据信号阈值,确定接收的信号是否为欺骗式干扰,如果是,则执行步骤106;如果否,则接收的信号为正常信号,操作结束;
[0088] 步骤106:丢弃接收的信号,操作结束。
[0089] 在本发明实施例中,通过根据接收端的位置和外界环境以及信号传播误差因素的变化,调整滤波门限和信号阈值,通过滤波门限去除窄带的压制式干扰,通过获取干扰抵消信号去除宽带的压制式干扰,通过信号阈值确定信号是否为欺骗式干扰。如此不事先知道干扰的特征,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的压制式干扰,还考虑了接收端的位置和外界环境的变化,能够有效地抑制欺骗式干扰。
[0090] 实施例2
[0091] 如图2所示,本发明实施例提供了一种抑制干扰的方法,包括:
[0092] 步骤201:根据接收端所在的位置和外界环境,以及信号传播误差因素,对接收端内的知识库存储的信号阈值和滤波门限进行调整,其中,需要调整的信号阈值包括功率范围、到达时间范围、到达角度范围或导航参数范围;
[0093] 其中,接收端所在位置至少包括经纬度和海拔高度,接收端所在的外界环境至少包括接收端的周围障碍和/或空气湿度,信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射。
[0094] 其中,接收端的传感器实时监测接收端的所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,当检测出接收端所在的位置和/或外界环境以及信号传播误差因素的变化,则执行本步骤,具体地,根据电离层、对流层折身和/或接收端所在的海拔高度的变化,调整知识库中的功率范围的大小;根据接收端所处的经纬度、海拔高度、电离层和/或对流层折射的变化,调整知识库中到达时间范围的大小;根据接收端所在位置的经纬度和海拔高度,电离层和对流层折射的变化,调整知识库中的到达角度范围的大小;根据经纬度、电离层、对流层折射和/或空气湿度的变化,调整导航参数范围的大小;根据接收端所在的电离层、对流层折射、接收端的周围障碍物和/或空气的湿度的变化,调整滤波门限的大小。
[0095] 其中,事先在知识库中存储接收端所在的不同的位置和外界环境与信号阈值的对应关系。例如,在知识库事先设置对流层折射的变化范围与滤波门限的对应关系,如表1所示,当检测出对流层折射的变化值时,从如表1的对应关系中查找出需要调整的滤波门限值。
[0096] 表1
[0097]对流层折射的变化范围 滤波门限
[5-6) 2
[6-7) 3
…… ……
[0098] 其中,从信号中获取的功率、到达时间、到达角度和导航参数都随着接收端所处的位置或外界环境以及信号传播误差因素的不同而发生变化。因此,根据接收端所在的位置和外界环境调整知识库,可以准确地抑制干扰,防止不同场合和突发情况下从信号中的获取的功率、到达时间、到达角度发生和导航参数突变,无法有效地抑制干扰。
[0099] 步骤202:接收来自卫星发送的信号;
[0100] 其中,接收的信号中可能为来自卫星的正常信号与压制式干扰相混合的信号,也可能为压制式干扰与欺骗式干扰相混合的信号。接收端需要四个不同的信号对自身进行定位,所以接收的信号至少为四个,卫星的个数也至少为四个。利用天线接收卫星发送的信号,且每个天线至少接收一个卫星发送的信号。
[0101] 步骤203:判断每个信号的信噪比是否超过预设的阈值,如果超过该阈值的信号个数至少为四个,则执行步骤204;如果超过该阈值的信号个数少于四个,则执行步骤205;
[0102] 步骤204:对于未超过该阈值的信号,控制天线将信号调零,即不接收未超过该阈值的信号,只接收超过该阈值的信号,执行步骤206;
[0103] 其中,如果信号中的信噪比未超过该阈值,表明该信号受到较强的压制式干扰,可以通过天线调零的方法,丢弃该信号,同时还可以将该信号所在的方向记录在知识库中,下次利用天线接收信号时,直接跳过该方向。
[0104] 步骤205:调整每个天线图的主瓣对准卫星,增加天线图的主瓣图的增益,通过天线图的主瓣重新接收来自卫星的信号;
[0105] 其中,天线的天线图包括一个主瓣和多个副瓣,天线图的主瓣接收信号后,可以通过提高天线图的主瓣的增益,来提高接收的信号的信噪比,即通过主瓣重新接收的信号的信噪比被提高。
[0106] 步骤206:针对其中一个接收的信号,判断该接收的信号中的压制式干扰的类型,如果是窄带的压制式干扰,则执行步骤207;如果是宽带的压制式干扰,则执行步骤210;
[0107] 其中,接收的信号的个数至少为四个,对每个信号的处理过程都相同,所以为了方便说明,以一个信号为例进行说明。另外,接收的信号都为时域信号。
[0108] 步骤207:根据需要的分辨率和信号的频率选择窗函数,利用该窗函数截取接收的信号;
[0109] 其中,分辨率可以根据需要事先设置,具体地,将信号的频率与分辨率做比值运算的计算,得出窗宽,再由窗宽映射出对应的主瓣宽和主副瓣差,根据主瓣宽和主副瓣差,从知识库中存储的窗函数中选择对应的窗函数。
[0110] 其中,窗函数包括主瓣和多个副瓣,副瓣分为第一副瓣,第二副瓣等。主瓣的宽度即为主瓣宽,主瓣与第一副瓣的高度差即为主副瓣差。
[0111] 步骤208:对截取的信号进行FFT(Fast Fourier Transform,快速傅立叶变换)变换,得到频谱信号,并从该频谱信号中去除频谱超过滤波门限的压制式干扰信号;
[0112] 其中,对于来自卫星的正常信号,通过FFT变换后得到的大部分频谱都不会超过滤波门限值,因此,可以通过滤波门限过滤掉压制式干扰的频谱。另外,通过滤波门限有可能抵消部分的正常信号的频谱。
[0113] 步骤209:根据去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,获得重构信号,利用该重构信号补偿去除压制式干扰的频谱信号;对补偿的频谱信号进行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,逆傅立叶变换)变换得到时域信号,该时域信号为去除压制式干扰的信号,执行步骤212;
[0114] 具体地,根据去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与知识库已存储的频谱图进行匹配,得到一个频谱图,以该频谱图为参照,通过对去除压制式干扰的频谱信号进行线性插值,获得重构信号,利用该重构信号补偿去除压制式干扰的频谱信号;对补偿的频谱信号进行IFFT变换得到时域信号。
[0115] 其中,知识库中事先存储大量的信号模型的频谱图;首先将去除压制式干扰的频谱信号与知识库中的每个信号模型的频谱图进行匹配,匹配出最相似的频谱图,再参照该频谱图对去除压制式干扰的频谱信号进行线性插值,得到重构信号。该重构信号为去除压制式干扰的频谱信号相对于该频谱图缺少的部分频谱。
[0116] 其中,利用该重构信号补偿去除压制式干扰的频谱信号具体为:将重构信号与去除压制式干扰的频谱信号进行重构。
[0117] 另外,利用步骤207得到的窗函数再从接收的信号中的剩下的信号中截取信号,再按步骤208和209去除截取的信号中的压制式干扰,如此,重复截取直到截取完整个接收的信号为止。
[0118] 步骤210:从接收的信号中,提取特征参数包括方差、均值、频率和周期等,并通过将提取的特征参数与知识库中的信号特征进行线性匹配,产生与接收的信号中的压制式干扰相关的干扰抵消信号;
[0119] 进一步地,还可以将产生的干扰抵消信号存储在知识库中,在下一次接收到相同的信号时,可以直接用存储的干扰抵消信号去除信号中的压制式干扰。
[0120] 步骤211:对该干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的该干扰抵消信号叠加到该接收的信号中,消除该接收的信号中的压制式干扰;
[0121] 其中,此时已对接收的信号中的压制式干扰进行了抑制,此时该信号可能为来自卫星的正常信号,或者可能为欺骗式干扰信号。接下来的步骤就是判断该信号是否为欺骗式干扰信号。
[0122] 步骤212:从接收的信号中提取该接收的信号的功率值,判断提取的功率是否属于知识库中存储的功率范围内的值,如果是,则执行步骤213;如果否,则该信号为欺骗式干扰,执行步骤219;
[0123] 步骤213:从该接收的信号中获得该信号的到达时间;
[0124] 具体地,根据该接收的信号产生复现码,计算接收的信号与复现码之间偏移的码片数,根据码片数与码片间隔做乘积计算出到达时间。
[0125] 其中,接收端根据接收的信号,重现出在发送时刻发送的码片序列即为复现码(此为现有技术,本实施例不加以限制)。接收的信号中的码片和复现码中的码片都是以1023个码片为循环周期,在每一个周期都有一个起始的码片,将接收的信号中的起始的码片序号与复现码的起始的码片序号相减得到接收的信号与复现码之间偏移的码片数。
[0126] 步骤214:判断该接收的信号的到达时间是否属于知识库中存储的到达时间范围内的值,如果是,则执行步骤215,如果否,则执行步骤219;
[0127] 其中,欺骗式干扰的到达时间值超过知识库中存储的到达时间范围,所以如果接收的信号的到达时间值不属于到达时间范围内的值,则接收的信号为欺骗式干扰。
[0128] 步骤215:从接收的信号中提取到达角度,其中,到达角度为卫星与接收端的连线与平面之间的夹角的角度;
[0129] 步骤216:判断该到达角是否属于知识库中存储的到达角度范围内的值,如果是,则执行步骤217;如果否,则执行步骤219;
[0130] 其中,欺骗式干扰的到达角度超过知识库中存储的到达角度范围,所以如果接收的信号的到达角度不属于到达角度范围内的某个值,则接收的信号为欺骗式干扰。
[0131] 步骤217:从接收的信号中提取轨道半径和方向角,其中,轨道半径和方向角共同组成导航参数,卫星与接收端的连线在水平面上投影直线,该直线与水平面中的X轴或Y轴的夹角为方向角;
[0132] 步骤218:判断该导航参数是否属于知识库中存储的导航参数范围内的某个值,如果是,则该接收的信号为来自卫星的正常信号,操作结束,如果否,执行步骤219;
[0133] 其中,欺骗式干扰信号的导航参数超过知识库中存储的导航参数范围,所以接收的信号的导航参数不属于导航参数范围内的某个值,则接收的信号为欺骗式干扰。
[0134] 步骤219:该接收的信号为欺骗式干扰,直接丢弃该信号,操作结束。
[0135] 其中,重复地按照步骤206-219,对接收的剩下信号进行抑制干扰。
[0136] 在本发明实施例中,通过根据接收端的位置和外界环境的变化,调整滤波门限和信号阈值,通过滤波门限去除窄带的压制式干扰,通过获取干扰抵消信号去除宽带的压制式干扰,通过信号阈值确定信号是否为欺骗式干扰。如此不事先知道干扰的特征,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的压制式干扰,还考虑了接收端的位置和外界环境的变化,能够有效地抑制欺骗式干扰。
[0137] 实施例3
[0138] 如图3所示,本发明实施例提供了一种抑制干扰的设备,包括:
[0139] 调整模块301,用于根据接收端所在的位置和外界环境以及信号传播误差因素,调整滤波门限和信号阈值;
[0140] 第一去除模块302,用于当信号中的压制式干扰为窄带类型,则通过窗函数截取该信号,从该截取的信号中去除频谱超过滤波门限的压制式干扰;
[0141] 第二去除模块303,用于当该信号中的压制式干扰为宽带类型,则获取干扰抵消信号,并利用干扰抵消信号从该信号中去除压制式干扰;
[0142] 确定模块304,用于根据信号阈值,确定该信号是否为欺骗式干扰,如果是,则丢弃该信号,如果否,则该信号为正常信号。
[0143] 其中,接收端所在的位置至少包括经纬度和海拔高度,接收端所在的外界环境至少包括空气湿度和周围障碍,信号传播误差因素至少包括电离层和对流层折射,信号阈值至少包括功率范围、到达时间范围、到达角度范围或导航参数范围;
[0144] 相应地,调整模块301具体包括:
[0145] 第一调整单元,用于根据电离层、对流层折射和/或海拔高度的变化,调整功率范围的大小;
[0146] 第二调整单元,用于根据经纬度、海拔高度、电离层和/或对流层折射的变化,调整到达时间范围的大小;
[0147] 第三调整单元,用于根据电离层、对流层折射、经纬度和/或海拔高度的变化,调整到达角度范围的大小;
[0148] 第四调整单元,用于根据经纬度、电离层、对流层折射和/或空气湿度的变化,调整所述导航参数范围的大小;
[0149] 第五调整单元,用于根据电离层、对流层折射、周围障碍物和/或空气湿度的变化,调整滤波门限的大小。
[0150] 第一去除模块302具体包括:
[0151] 截取单元,用于通过窗函数截取接收的信号,并对截取的信号进行FFT变换得到频谱信号;
[0152] 第一去除单元,用于从该频谱信号中去除频谱超过滤波门限的压制式干扰;
[0153] 获得单元,用于根据去除压制式干扰的频谱信号中谱线的走向和斜率,与已存储的频谱图匹配出一个频谱图,以匹配的频谱图为参照进行线性插值,获得重构信号;
[0154] 补偿单元,用于利用获得的重构信号补偿去除压制式干扰的频谱信号;
[0155] 变换单元,用于对补偿的频谱信号进行IFFT变换,得到载取的信号;
[0156] 第二去除模块303具体包括:
[0157] 提取单元,用于从信号中提取特征参数,特征参数至少包括方差、均值、频率和周期;
[0158] 线性匹配单元,用于通过特征参数与已存储的信号特征进行线性匹配,产生干扰抵消信号;
[0159] 第二去除单元,用于对该干扰抵消信号进行自适应滤波,再将自适应滤波后的该干扰抵消信号叠加到信号中,去除信号中的压制式干扰。
[0160] 确定模块304具体包括:
[0161] 第一判断单元,用于判断信号的功率是否为功率范围内的值,如果否,信号为欺骗式干扰,丢弃信号;
[0162] 第二判断单元,用于如果是功率范围内的值,判断信号的到达时间是否为到达时间范围内的值,如果否,信号为欺骗式干扰,丢弃信号;
[0163] 第三判断单元,用于如果是到达时间范围内的值,判断信号的到达角度是否为到达角度范围内的值,如果否,信号为欺骗式干扰,丢弃信号;
[0164] 第四判断单元,用于如果是到达角度范围内的值,判断信号的导航参数是否为导航参数范围内的值,如果否,信号为欺骗式干扰,丢弃信号;如果是,信号为来自卫星的正常信号;
[0165] 进一步地,该抑制干扰的设备还包括:
[0166] 接收模块,用于接收多个信号,接收的信号至少为四个;判断每个信号的信噪比是否超过预设的阈值;如果超过该阈值的信号的个数至少为四个,则将未超过该阈值的信号调零,并记录未超过该阈值的信号的方向;如果超过该阈值的信号的个数少于四个,则丢弃所有的接收的信号,调整天线图的主瓣的增益,利用主瓣重新接收信号。
[0167] 在本发明实施例中,通过根据接收端的位置和外界环境的变化,调整滤波门限和信号阈值,通过滤波门限去除窄带的压制式干扰,通过获取干扰抵消信号去除宽带的压制式干扰,通过信号阈值确定信号是否为欺骗式干扰。如此不事先知道干扰的特征,也能够抑制干扰,能够抑制宽带的压制式干扰,还考虑了接收端的位置和外界环境的变化,能够有效地抑制欺骗式干扰。
[0168] 以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现,其软件程序存储在可读取的存储介质中,存储介质例如:计算机中的硬盘、光盘或软盘
[0169] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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