單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航與信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的迅速發(fā)展，其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用已經(jīng)越來越多地影響和改變著我們的生活。隨著智能手機(jī)等便攜式智能終端的迅速普及，以便攜式智能終端為依托的導(dǎo)航定位發(fā)展迅猛，其中導(dǎo)航定位設(shè)備抗干擾性能成為關(guān)乎其運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。在復(fù)雜的鬧市環(huán)境中存在著很多連續(xù)波干擾，例如WIFI信號(hào)、藍(lán)牙、出租車調(diào)度電臺(tái)等，這其中有帶內(nèi)干擾，也有諧波分量滲透到該頻段導(dǎo)致的干擾，都對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)造成干擾，干擾嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致對(duì)北斗信號(hào)誤捕甚至無法捕獲。
[0003]對(duì)于干擾的問題，一般采用在接收機(jī)射頻前端加入道通濾波器的方法，這種方法對(duì)于帶外的干擾信號(hào)有良好的抑制作用，但是對(duì)于帶內(nèi)干擾則無能為力。有研宄者利用捕獲算法自身對(duì)頻率不敏感的特性，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)先解擴(kuò)擴(kuò)展干擾信號(hào)的頻譜，再通過窄帶濾波抑制干擾，但是在干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)往往導(dǎo)致接收機(jī)的檢測(cè)率下降，得不償失。另一種有效的方法是采用陣列天線進(jìn)行空-時(shí)處理，自適應(yīng)的將帶內(nèi)干擾有效的濾除，但是該方法要求安裝至少4個(gè)以上的天線進(jìn)行信號(hào)接收，因而對(duì)于接收設(shè)備的體積要求比較高。對(duì)于便攜式的終端，例如車載導(dǎo)航儀、智能手機(jī)、平板電腦等受到自身設(shè)備的體積限制無法安裝大量的天線進(jìn)行信號(hào)接收，從而無法使用上述的處理方法去除窄帶干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有去除干擾信號(hào)的方法不能有效應(yīng)用于手持式和便攜式北斗衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的問題，提供了單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法。
[0005]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法，包括以下步驟:
第一步:對(duì)接收機(jī)轉(zhuǎn)換得到的中頻信號(hào)采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實(shí)現(xiàn)分解，得到多個(gè)頻段信號(hào)；
第二步:各個(gè)頻段信號(hào)經(jīng)過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個(gè)頻段信號(hào)的能量，進(jìn)而檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設(shè)定閾值來檢測(cè)干擾所在的頻率范圍；
第三步:將已檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進(jìn)行衰減，以去除干擾；
第四步:對(duì)去除了干擾的各個(gè)頻段信號(hào)進(jìn)行小波反變換進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，從而得到去除干擾的導(dǎo)航時(shí)域信號(hào)。
[0006]針對(duì)單天線智能終端的特點(diǎn)，本發(fā)明提出利用小波分解-重構(gòu)的現(xiàn)代信號(hào)處理方法去除干擾。首先對(duì)中頻信號(hào)使用Meyer小波進(jìn)行分解，而后比較分解后各個(gè)頻段信號(hào)的能量，通過比較結(jié)果確定窄帶噪聲所在頻率范圍，將噪聲所在頻率范圍的系數(shù)進(jìn)行衰減，最后重構(gòu)信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)窄帶干擾的剔除。實(shí)驗(yàn)仿真證明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機(jī)的靈敏度約5dB。
【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明算法原理圖。
[0008]圖2本發(fā)明算法實(shí)施流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法，包括以下步驟:
第一步:對(duì)接收機(jī)轉(zhuǎn)換得到的中頻信號(hào)采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實(shí)現(xiàn)分解，得到多個(gè)頻段信號(hào)；
第二步:各個(gè)頻段信號(hào)經(jīng)過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個(gè)頻段信號(hào)的能量，進(jìn)而檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設(shè)定閾值來檢測(cè)干擾所在的頻率范圍；
第三步:將已檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進(jìn)行衰減，以去除干擾；
第四步:對(duì)去除了干擾的各個(gè)頻段信號(hào)進(jìn)行小波反變換進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，從而得到去除干擾的導(dǎo)航時(shí)域信號(hào)。
[0010]在捕獲一顆衛(wèi)星信號(hào)的情況下，接收機(jī)接收到的信號(hào)可以看作衛(wèi)星信號(hào)與高斯白噪聲的混合，通常接收機(jī)在射頻前端完成初步放大和濾波，接著與本地中頻相乘進(jìn)行混頻，將接收到的信號(hào)變換到中頻信號(hào)。
[0011]小波變換是通過本地的基礎(chǔ)函數(shù)將信號(hào)在時(shí)間尺度域進(jìn)行分解的一種變換，通過對(duì)母小波的伸縮和移位可以得到不同的小波基函數(shù)。因此，原始中頻信號(hào)可以表示為本地基函數(shù)(小波)在時(shí)間和頻率域的線性組合。小波變換抗干擾的基本思想是通過檢測(cè)干擾信號(hào)在小波域的情況，在小波分解每個(gè)尺度定義一個(gè)閾值，隔離干擾的影響。通過這種方式，我們可以在數(shù)量有限的尺度區(qū)間內(nèi)檢測(cè)和去除干擾信號(hào)。眾所周知，時(shí)域的壓縮對(duì)應(yīng)于頻域的擴(kuò)展，因此采用伸縮變換構(gòu)造小波包函數(shù)，實(shí)現(xiàn)覆蓋整個(gè)輸入信號(hào)的頻率范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法，其特征在于包括以下步驟: 第一步:對(duì)接收機(jī)轉(zhuǎn)換得到的中頻信號(hào)采用Meyer母小波正交衍生1171ocal小波實(shí)現(xiàn)分解，得到多個(gè)頻段信號(hào)； 第二步:各個(gè)頻段信號(hào)再經(jīng)過濾波器組三層小波分解，輸出功率譜密度，比較各個(gè)頻段信號(hào)的能量，進(jìn)而檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾的位置，并根據(jù)要求的虛警概率或漏檢概率設(shè)定閾值來檢測(cè)干擾所在的頻率范圍； 第三步:將已檢測(cè)出各個(gè)頻段信號(hào)中干擾所在頻率范圍的系數(shù)進(jìn)行衰減，以去除干擾； 第四步:對(duì)去除了干擾的各個(gè)頻段信號(hào)進(jìn)行小波反變換進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，從而得到去除干擾的導(dǎo)航時(shí)域信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航與信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為單天線北斗衛(wèi)星信號(hào)小波分解抗干擾算法。本發(fā)明算法首先對(duì)中頻信號(hào)使用Meyer小波進(jìn)行分解，得到各個(gè)頻段信號(hào)，而后通過比較分解后各個(gè)頻段信號(hào)的能量來檢測(cè)窄帶干擾噪聲所在頻帶范圍，通過衰減干擾所在頻帶范圍系數(shù)后重構(gòu)信號(hào)實(shí)現(xiàn)窄帶干擾的剔除。實(shí)驗(yàn)仿真證明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機(jī)的靈敏度約5dB。針對(duì)單天線智能終端的特點(diǎn)，本發(fā)明提出利用小波分解-重構(gòu)的現(xiàn)代信號(hào)處理方法去除干擾。實(shí)驗(yàn)仿真證明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)單天線的情況下抵抗窄帶連續(xù)波干擾，提高接收機(jī)的靈敏度約5dB。
【IPC分類】G01S19-37
【公開號(hào)】CN104777497
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510196567
【發(fā)明人】李燈熬, 李帥, 趙菊敏, 牛文慧
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日