CN104777497A - 单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星导航与信号处理技术领域，具体为单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法。本发明算法首先对中频信号使用Meyer小波进行分解，得到各个频段信号，而后通过比较分解后各个频段信号的能量来检测窄带干扰噪声所在频带范围，通过衰减干扰所在频带范围系数后重构信号实现窄带干扰的剔除。实验仿真证明该方法能够实现单天线的情况下抵抗窄带连续波干扰，提高接收机的灵敏度约5dB。针对单天线智能终端的特点，本发明提出利用小波分解-重构的现代信号处理方法去除干扰。实验仿真证明该方法能够实现单天线的情况下抵抗窄带连续波干扰，提高接收机的灵敏度约5dB。

Description

单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法

技术领域

本发明涉及卫星导航与信号处理技术领域，具体为单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法。

背景技术

随着北斗导航系统的迅速发展，其在生产和生活中的应用已经越来越多地影响和改变着我们的生活。随着智能手机等便携式智能终端的迅速普及，以便携式智能终端为依托的导航定位发展迅猛，其中导航定位设备抗干扰性能成为关乎其运行稳定性的关键因素。在复杂的闹市环境中存在着很多连续波干扰，例如WIFI信号、蓝牙、出租车调度电台等，这其中有带内干扰，也有谐波分量渗透到该频段导致的干扰，都对卫星导航信号造成干扰，干扰严重时会导致对北斗信号误捕甚至无法捕获。

对于干扰的问题，一般采用在接收机射频前端加入道通滤波器的方法，这种方法对于带外的干扰信号有良好的抑制作用，但是对于带内干扰则无能为力。有研究者利用捕获算法自身对频率不敏感的特性，对接收信号进行预先解扩扩展干扰信号的频谱，再通过窄带滤波抑制干扰，但是在干扰信号较强时往往导致接收机的检测率下降，得不偿失。另一种有效的方法是采用阵列天线进行空-时处理，自适应的将带内干扰有效的滤除，但是该方法要求安装至少4个以上的天线进行信号接收，因而对于接收设备的体积要求比较高。对于便携式的终端，例如车载导航仪、智能手机、平板电脑等受到自身设备的体积限制无法安装大量的天线进行信号接收，从而无法使用上述的处理方法去除窄带干扰。

发明内容

本发明为了解决现有去除干扰信号的方法不能有效应用于手持式和便携式北斗卫星导航设备的问题，提供了单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法，包括以下步骤：

第一步：对接收机转换得到的中频信号采用Meyer母小波正交衍生117local小波实现分解，得到多个频段信号；

第二步：各个频段信号经过滤波器组三层小波分解，输出功率谱密度，比较各个频段信号的能量，进而检测出各个频段信号中干扰的位置，并根据要求的虚警概率或漏检概率设定阈值来检测干扰所在的频率范围；

第三步：将已检测出各个频段信号中干扰所在频率范围的系数进行衰减，以去除干扰；

第四步：对去除了干扰的各个频段信号进行小波反变换进行信号重构，从而得到去除干扰的导航时域信号。

针对单天线智能终端的特点，本发明提出利用小波分解-重构的现代信号处理方法去除干扰。首先对中频信号使用Meyer小波进行分解，而后比较分解后各个频段信号的能量，通过比较结果确定窄带噪声所在频率范围，将噪声所在频率范围的系数进行衰减，最后重构信号从而实现窄带干扰的剔除。实验仿真证明该方法能够实现单天线的情况下抵抗窄带连续波干扰，提高接收机的灵敏度约5dB。

附图说明

图1 本发明算法原理图。

图2 本发明算法实施流程图。

具体实施方式

单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法，包括以下步骤：

第一步：对接收机转换得到的中频信号采用Meyer母小波正交衍生117local小波实现分解，得到多个频段信号；

第二步：各个频段信号经过滤波器组三层小波分解，输出功率谱密度，比较各个频段信号的能量，进而检测出各个频段信号中干扰的位置，并根据要求的虚警概率或漏检概率设定阈值来检测干扰所在的频率范围；

第三步：将已检测出各个频段信号中干扰所在频率范围的系数进行衰减，以去除干扰；

第四步：对去除了干扰的各个频段信号进行小波反变换进行信号重构，从而得到去除干扰的导航时域信号。

在捕获一颗卫星信号的情况下，接收机接收到的信号可以看作卫星信号与高斯白噪声的混合，通常接收机在射频前端完成初步放大和滤波，接着与本地中频相乘进行混频，将接收到的信号变换到中频信号。

小波变换是通过本地的基础函数将信号在时间尺度域进行分解的一种变换，通过对母小波的伸缩和移位可以得到不同的小波基函数。因此，原始中频信号可以表示为本地基函数（小波）在时间和频率域的线性组合。小波变换抗干扰的基本思想是通过检测干扰信号在小波域的情况，在小波分解每个尺度定义一个阈值，隔离干扰的影响。通过这种方式，我们可以在数量有限的尺度区间内检测和去除干扰信号。众所周知，时域的压缩对应于频域的扩展，因此采用伸缩变换构造小波包函数，实现覆盖整个输入信号的频率范围。

Claims (1)

1.单天线北斗卫星信号小波分解抗干扰算法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：对接收机转换得到的中频信号采用Meyer母小波正交衍生117local小波实现分解，得到多个频段信号；

第二步：各个频段信号再经过滤波器组三层小波分解，输出功率谱密度，比较各个频段信号的能量，进而检测出各个频段信号中干扰的位置，并根据要求的虚警概率或漏检概率设定阈值来检测干扰所在的频率范围；

第三步：将已检测出各个频段信号中干扰所在频率范围的系数进行衰减，以去除干扰；

第四步：对去除了干扰的各个频段信号进行小波反变换进行信号重构，从而得到去除干扰的导航时域信号。