用于卫星导航系统的完全自适应陷波器及其陷波方法
专利汇可以提供用于卫星导航系统的完全自适应陷波器及其陷波方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于卫星 导航系统 的完全自适应陷波器及其陷波方法，主要解决现有陷波器不能在窄带干扰特性未知的情况下自适应地调节陷波器的陷波带宽、陷波深度和陷波频点的问题。该陷波器包括 数据采集 与预处理模 块 、自适应陷波模块和输出控 制模 块。数据采集及预处理模块将接收到的中频模拟 信号 变为基带 数字信号 ，并将该基带数字信号送给自适应陷波模块，自适应陷波模块采用基于格型无限冲激响应IIR陷波器的结构，完成对基带数字信号的陷波，并将陷波后的数据送给控制输出模块判定输出。本发明能有效抑制 卫星导航系统 中的各种窄带干扰尤其是与卫星同向的窄带干扰，可用于卫星导航系统中的抗干扰处理。，下面是用于卫星导航系统的完全自适应陷波器及其陷波方法专利的具体信息内容。
1.一种用于卫星导航系统的完全自适应陷波器，其特征在于，包括：
数据采集及预处理模块：它包括模拟数字转换器ADC芯片和现场可编程门阵列FPGA芯片，该ADC芯片用于完成中频模拟信号采样功能，将模拟信号转换为数字实信号，该FPGA芯片用于完成数字正交差值和低通滤波；
自适应陷波模块：它包括FPGA、数字信号处理器DSP和存储器FLASH，该FPGA用于将基带数字复信号通过总线BUS传送给DSP芯片，DSP把这组信号通过快速傅里叶变换FFT变换到频域，利用频域信号完成门限估计和自适应陷波器参数设定，存储器FLASH中存储有余弦函数表，用于为陷波器系数设定提供计算依据，FPGA用设定的陷波器系数构造一个二阶格型无限冲激响应IIR陷波器，并完成自适应陷波；
输出控制模块：它包括FPGA和数字信号处理器DSP，该FPGA用于将陷波后的数据通过总线BUS传给DSP，该DSP用于计算输出干信噪比OISNR，并设置标志位FLAG，FPGA根据不同的标志位FLAG控制不同的输出。
2.根据权利要求1所述的完全自适应陷波器，其中数字信号处理器DSP包括：
门限判定子模块，用于估计窄带干扰的门限值和干扰宽度width，根据输入窄带干扰的不同自适应的调节门限值及干扰宽度；
自适应陷波器系数设定子模块，用于产生自适应陷波器的陷波频点系数、陷波宽度系数和陷波深度系数这三个系数，并将这些系数通过数据总线传递给FPGA；
输出干信噪比OISNR计算子模块，用于计算陷波后数据的输出干信噪比OISNR，当OISNR＞0时，设置标志位FLAG＝0；当OISNR＜0时，FLAG＝1。
3.根据权利要求1所述的完全自适应陷波器，其中FPGA包括：
格型无限冲激响应IIR陷波器子模块：用于生成二阶的格型无限冲激响应IIR滤波器；
输出跳转子模块：用于控制输出模块的跳转，当FLAG＝1时，直接输出结果；当FLAG＝
0时，返回自适应陷波模块再做一次陷波，并将两次陷波后的结果输出。
4.根据权利要求1所述的完全自适应陷波器，其中所述的FPGA芯片用于完成数字正交差值和低通滤波，是指FPGA将ADC转换后的数字实信号从中频下变频到基带形成基带数字复信号，并滤除基带数字复信号中的镜频分量。
5.根据权利要求1所述的完全自适应陷波器，其中所述存储器FLASH中存储的余弦函数表，是指预先由仿真软件MATLAB计算好并存储于FLASH的余弦函数表，在进行陷波器系数设定时数字信号处理器DSP直接到存储器FLASH中查找余弦函数值。
6.一种用于卫星导航系统的完全自适应陷波方法，包括如下步骤：
(1)通过模拟数字转换器ADC对下变频后的单天线接收的单通道模拟信号进行采样，得到中频数字实信号，采样频域为fs；
(2)中频数字实信号与两路正交的数字本振相乘，通过有限冲击响应FIR滤波器，得到I路和Q路相互正交的基带数字信号；
(3)从基带数字信号中取N个采样样本点的数据放入先入先出缓存器FIFO，数字信号处理器DSP通过数据总线和地址总线到FIFO读取这些采样样本点的数据；
(4)将采样样本数据做FFT，得到频域信号，对频域信号进行谱峰搜索，得到谱峰位置，即干扰频点f0；
(5)计算频域信号的均值，用两倍的均值作为干扰门限值，通过门限判决，得到干扰宽度；
(6)数字信号处理器DSP利用干扰频点计算出陷波频点系数，利用干扰宽度计算出陷波宽度系数，在陷波器输出信噪比最大的约束下利用陷波宽度系数计算陷波深度系数，并将这些陷波系数通过数据总线传递给FPGA；
(7)FPGA利用DSP计算的陷波系数构造一个二阶的格型无限冲激响应IIR陷波器，并用此格型IIR陷波器对频域信号进行加权陷波，将陷波后的输出结果通过数据总线送给DSP；
(8)DSP根据FPGA送来的陷波输出结果计算数据的输出干信噪比OISNR，并设置标志位FLAG，当OISNR＞0时，FLAG＝0；当OISNR＜0时，FLAG＝1；
(9)FPGA根据不同的标志位FLAG决定输出模块的跳转方向，当FLAG＝0时，直接输出陷波后的结果；当FLAG＝1时，返回自适应陷波模块再做一次陷波，并将两次陷波后的结果输出。
7.根据权利要求6所述的陷波方法，其特征在于步骤(5)所述的计算频域信号的均值，按如下公式进行： 其中 表示频域信号的均值，X(i)表示第i个频域信号，N
为采样样本数。
8.根据权利要求6所述的陷波方法，其特征在于步骤(5)所述的通过门限判决，得到干扰宽度，是将频域信号与干扰门限值 做比较，大于干扰门限值的部分就判为干扰，反之为信号和噪声，由干扰与干扰门限值的交点得到干扰的左边界点iright和右边界点ileft，进而得到干扰宽度width，即ileft和iright之间的宽度。
9.根据权利要求6所述的陷波方法，其特征在于步骤(6)所述的数字信号处理器DSP利用干扰频点计算出陷波频点系数，利用干扰宽度计算出陷波宽度系数，在陷波器输出信噪比最大的约束下利用陷波宽度系数计算陷波深度系数，通过如下步骤进行：
(6a)将干扰频点f0带入陷波频点系数k0的计算公式k0＝-cos(2πf0/fs)中，其中fs为采样频率；
(6b)从FLASH表中查找(2πf0/fs)的余弦函数值，即得到陷波频点系数的值k0；
(6c)用仿真软件MATLAB中的拟合函数polyfit拟合一个一元n次方程α：
n n-1
α＝p1×width+p2×width +…+pn×width+pn+1
其中pj为第n+1-j次项前的系数，j＝1…n+1，n表示方程的次数，width表示干扰宽度；
(6d)将干扰宽度width代入拟合的方程中，方程的解即为陷波宽度系数的值α；
(6e)对干扰数据进行加权平均得到干扰功率，对信号和噪声数据进行加权平均得到噪声和信号功率，用干扰功率与噪声和信号功率的比值算得频域信号的干信噪比ISNR；
(6f)由陷波器输出信噪比公式：
定义变量
2
其中σ 为白噪声方差，ISR为干信比，α为陷波宽度系数，k1为陷波深度系数，由于干信比ISR对k1值的影响很小，故用干信噪比ISNR代替干信比ISR；
(6g)由陷波器输出信噪比公式的分母定义关系式f(α，B，k1)，将变量B和陷波宽度系数α代入关系式f(α，B，k1)，得到关于陷波深度系数k1的方程：
当输出信噪比OSNR最大时，即f(k1)的值最小，由f(k1)的导数解出陷波深度系数的值k1
10.根据权利要求6所述的陷波方法，其特征在于步骤(8)所述的DSP根据FPGA送来的陷波输出结果计算数据的输出干信噪比OISNR，是指在输出结果中对干扰数据加权平均得到干扰功率Pinter，对信号和噪声数据加权平均得到噪声和信号功率Psignal+noise；再由干扰功率与噪声和信号功率的比值，得到输出干信噪比：
用于卫星导航系统的完全自适应陷波器及其陷波方法
技术领域
背景技术
发明内容
义变量 其中σ 为白噪声方差，ISR为干信比，α为陷波宽度系数，k1为陷波深度系数，由于干信比ISR对k1值的影响很小，故用干信噪比ISNR代替干信比ISR；
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