CN111929707A - 干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质 - Google Patents

干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质，其中方法包括：根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。本发明实施例提供的干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质，对所接收到的GNSS卫星信号通过主通道进行初步干扰抑制，并基于掩码确定模型计算出的掩码进行混合干扰抑制，可以有效地对GNSS卫星信号中的压制式干扰和欺骗式干扰进行抑制。

Description

干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质。
背景技术
GNSS(全球导航卫星系统，Global Navigation Satellite System)是提供定位、测速和时钟同步的重要工具。然而，GNSS信号很容易受到信号干扰，例如压制式干扰和欺骗式干扰，严重影响了GNSS相关应用的安全性。
现有的GNSS干扰抑制方法通过估计干扰的DOA(来波方向，Direction OfArrival)对干扰进行抑制，然而欺骗式干扰的DOA难以准确估计，并且该方法还会在无干扰的情况下对真实信号进行抑制，从而难以获得较好的干扰抑制效果。
发明内容
针对现有技术存在的上述至少一个技术问题，本发明实施例提供一种干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质。
第一方面，本发明实施例提供一种干扰抑制方法，包括：
根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
可选地，所述主通道权矢量通过如下方式确定：
根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号；
通过求解所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性的最大化问题，确定所述主通道权矢量。
可选地，所述根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号，具体包括：
在主通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述主通道拓展信号；
在辅通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述辅通道拓展信号；
所述主通道和所述辅通道是非对称的。
可选地，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性是根据所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号各自的自相关矩阵，以及所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号之间的互相关矩阵确定的。
可选地，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性具体为第一周期相关函数和第二周期相关函数之商；
所述第一周期相关函数为双通道相关表示与所述主通道权矢量的相关表示，所述双通道相关表示为所述互相关矩阵与所述辅通道拓展信号的自相关矩阵之间的相关表示；
所述第二周期相关函数为所述主通道拓展信号的自相关矩阵与所述主通道权矢量的相关表示。
可选地，所述将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码，具体包括：
将所述主通道输出信号，以及所述主通道权矢量中所述主通道的预设层的权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；
所述预设层为所述主通道中的至少一层。
可选地，所述样本掩码是根据预先标注的样本干扰类型确定的。
第二方面，本发明实施例提供一种干扰抑制装置，包括：
权矢量确定模块，用于根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
掩码确定模块，用于将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
干扰抑制模块，用于根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的干扰抑制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的干扰抑制方法的步骤。
本发明实施例提供的干扰抑制方法、装置、电子设备和可读存储介质，对所接收到的GNSS卫星信号通过主通道进行初步干扰抑制，并基于掩码确定模型计算出的掩码进行混合干扰抑制，可以有效地对GNSS卫星信号中的压制式干扰和欺骗式干扰进行抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中干扰抑制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中主通道权矢量确定方法的流程示意图；
图3为本发明另一实施例中干扰抑制方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中干扰抑制装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
GNSS是提供定位、测速和时钟同步的重要工具。然而，GNSS信号很容易受到信号干扰，严重影响了GNSS相关应用的安全性。
GNSS信号干扰主要包括压制式干扰和欺骗式干扰，其中压制式干扰的功率超过GNSS系统本身信号处理增益，使GNSS信号接收机无法正常接收、锁定卫星信号，进而无法定位；而欺骗式干扰是与真实卫星信号具有相似的功率水平、信号格式和频谱结构的干扰信号，这种干扰根据欺骗意图调整码相位、载波相位、电文内容等信息使接收机在无意识的情况下捕获、跟踪干扰信号，并解算出错误的定位结果，从而实现对接收机的控制。
现有的GNSS干扰抑制方法通过估计干扰的DOA对干扰进行抑制。然而，欺骗式干扰相对于压制式干扰的功率较小，会导致欺骗式干扰的DOA难以准确估计。
此外，由于真实信号和欺骗式干扰之间的功率表差异较小，容易混淆，因此还会导致在现有的方法无干扰的情况下会对真实信号进行抑制。
对此，本发明实施例提供了一种干扰抑制方法。图1为本发明实施例提供的干扰抑制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S110，根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量。
本发明实施例中接收的卫星信号，可以是指GNSS卫星信号接收机所接收到的卫星信号。GNSS接收机可以具有多个对卫星信号进行处理的数据通道，本发明实施例中的主通道可以是多个通道其中的一个，主通道输出信号为卫星信号经主通道抗干扰处理后所得到的信号。具体地，主通道对卫星信号的处理方式可以是时域滤波、频域滤波、空域滤波、空时域滤波等信号抗干扰处理方法，用于得到初步的抗干扰结果。
上述利用主通道信号进行抗干扰的方法中，以空域滤波为例，是利用阵列天线中每一个天线所接收到的信号进行空域滤波，其中每一个天线为一个阵列中的阵元。具体而言，根据信号的空间特性来获取空间环境中信号的来向不断随时间变化的规律，进而根据空间环境中信号的来向不断随时间变化的规律并结合波束形成原理自动调整滤波器的权矢量，使得天线对准有用信号的方向，零陷对准干扰信号的方向，从而对有用信号进行加强，对干扰进行抑制。可以理解的是，当上述空域滤波方法应用在主通道抗干扰处理时，滤波器的权矢量即为主通道权矢量。本发明实施例中的主通道权矢量可以用来调节各个阵元信号的加权向量，从而形成对干扰进行抑制的有用信号。
又以空时域滤波为例，是将一维的空域滤波拓展到了空间与时间的二维场景中，通过在天线阵元上增加时间抽头的个数来增加天线阵列的自由度，从而在时间和空间上同时对信号进行干扰抑制。
本步骤中根据接收的卫星信号，具体如何确定主通道输出信号以及主通道权矢量，是基于所要获取的主通道输出信号的特性决定的，属于对卫星信号进行预处理的步骤。例如，如果本步骤对卫星信号进行预处理的目标主要是对压制式干扰进行初步的抑制，那么在考虑如何确定主通道权矢量时可以重点考虑抑制压制式干扰的因素，具体如何设置主通道权矢量可以为：根据不同通道下信号的相关性来估计干扰的来波方向，进而基于来波方向设置主通道权矢量，通过主通道权矢量对主通道上的卫星信号中包含的干扰，尤其是压制式干扰进行初步抑制，从而得到主通道输出信号。
S120，将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的。
对信号进行干扰抑制，其本质是将信号中的干扰部分进行阻塞，对有用部分进行保留，上述处理可以通过信号的掩码来实现，将掩码施加上原信号上即可获得原信号中有用的部分，此处原信号中有用的部分即最终的干扰抑制信号。本发明实施例中的掩码本质上是与干扰抑制相关的一个向量，用于对步骤S110中输出的主通道输出信号进行进一步处理，得到最终的干扰抑制信号。
具体地，本发明实施例基于神经网络模型的方法，即可以基于神经网络模型构建掩码确定模型，进而用掩码确定模型来得到掩码。掩码确定模型的输入为主通道输出信号和主通道权矢量，分别用于表征掩码所作用的原信号以及原信号中各阵元的加权向量；掩码确定模型的输出为用于实现信号的干扰抑制的掩码。本发明实施例中对于掩码确定模型的架构、隐藏层层数、模型参数等均不作具体限定，可以以具体的应用需求进行设置。
掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的。也就是说，在使用掩码确定模型之前，需要对掩码确定模型进行训练。
其中，掩码确定模型的训练样本为样本卫星信号对应的样本主通道输出信号和样本主通道权矢量。可以理解的是，样本主通道输出信号和样本主通道权矢量也是根据样本卫星信号进行抗干扰处理得到的。具体的处理方法可以参考步骤S110中根据接收的卫星信号确定主通道输出信号以及主通道权矢量的方法。
S130，根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
在对卫星信号进行初步的干扰抑制得到主通道输出信号，以及得到对主通道输出信号进行进一步干扰抑制的掩码后，可以根据两者获得最终的干扰抑制信号。主通道输出信号和掩码均为矩阵向量的形式来表示的，因此将两者相乘可以获得干扰抑制信号。
本发明实施例提供的干扰抑制方法，对所接收到的GNSS卫星信号通过主通道进行初步干扰抑制，并基于掩码确定模型计算出的掩码进行混合干扰抑制，可以有效地对GNSS卫星信号中的压制式干扰和欺骗式干扰进行抑制。
基于上述实施例，本发明实施例中掩码确定样本的选取方法具体如下。
对于掩码确定模型的训练而言，训练样本的选取会影响模型训练的质量。本发明实施例想要同时对压制式干扰和欺骗式干扰得到较好的抑制效果，同时避免对真实信号进行抑制，需要通过多样性的训练样本，提高训练出的掩码确定模型的鲁棒性。
具体地，样本卫星信号可以包括以下数据：无干扰的卫星信号数据、带有混合干扰的卫星信号数据、仅带有压制式干扰的卫星信号数据和仅带有欺骗式干扰的卫星信号数据。可以看出，样本卫星信号中既可以包含了带有单一干扰类型的卫星信号，也可以包含同时带有两种干扰类型的卫星信号，还可以包含无干扰的卫星信号。因此，所训练出的掩码确定模型在处理各种类型的输入数据时，所输出的掩码都会实现较为准确的干扰抑制效果。考虑到实际应用中还可能存在压制式干扰和欺骗式干扰之外的其他干扰类型，本发明实施例也可以根据其他的干扰类型设置相应的训练样本。
基于上述任一实施例，本发明实施例中的样本掩码的确定方法具体如下：
本发明实施例中的样本掩码作为掩码确定模型训练的标签，用于将训练样本输出至掩码确定模型后，根据模型输出的掩码与样本掩码进行比较，从而更新样本确定模型的参数。样本掩码可以是预先从真实信号中导出得到的，也可以是根据预先标注的样本干扰类型所推导计算得到的。其中，样本干扰类型是预先对样本主通道输出信号进行标注得到的，表示该样本主通道输出信号是否包含干扰以及所包含的干扰类型，然后通过干扰类型和样本主通道输出信号推导计算出相应的样本掩码。
基于上述任一实施例，图2为本发明实施例提供的主通道权矢量确定方法的流程示意图，如图2所示，步骤S110具体包括：
S111，根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号。
在本发明实施例中，除了具有用于对卫星信号进行抗干扰处理的主通道外，还至少包含一个用于对卫星信号采用与主通道相同或者不同方式进行抗干扰处理的辅通道，其中主通道中对接收到的卫星信号进行拓展所得的信号数据可以称为主通道拓展信号，辅通道中对接收到的卫星信号进行拓展所得的信号数据可以称为辅通道拓展信号。
S112，通过求解所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性的最大化问题，确定所述主通道权矢量。
本步骤所确定的主通道权矢量，其目标是根据该主通道权矢量计算出的主通道输出信号能够对压制式干扰进行初步抑制。其原因在于，由于压制式干扰比真实的卫星信号的能量高很多，所以当压制式干扰存在时，卫星信号的SINR(信号与干扰加噪声比，Signalto Interference plus Noise Ratio)通常小于负几十dB，想要准确确定此类卫星信号的掩码较为困难。相反地，抑制了压制式干扰之后的卫星信号的SINR会远大于未处理前的卫星信号的SINR。将抑制了压制式干扰之后的卫星信号去输入到掩码确定模型中得到掩码，其准确度会大大提升。因此，需要使用抑制压制式干扰之后的信号来确定掩码。
此外，由于混合干扰中的欺骗式干扰与真实卫星信号在功率水平、信号格式和频谱结构具有强相关性，因此最大化主通道拓展信号和辅通道拓展信号之间的相关性，可以保证主通道输出信号中的压制式干扰得到抑制。
进一步地，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性是根据所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号各自的自相关矩阵，以及所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号之间的互相关矩阵确定的。
其中，自相关矩阵用于表征信号的周期性，互相关矩阵用于表征信号之间的相似程度。主通道拓展信号和辅通道拓展信号的相关性即在主辅通道拓展信号各自具备周期性的基础上，对主辅通道拓展信号两者之间的相关程度的衡量。主通道拓展信号和辅通道拓展信号的相关性具体可以通过主辅通道拓展信号之间的互相关矩阵、各自的自相关矩阵，以及主通道权矢量表示，也可以通过主辅通道拓展信号之间的互相关矩阵、各自的自相关矩阵，以及辅通道权矢量表示，本发明实施例对此不作具体限定。
基于上述任一实施例，主通道拓展信号与辅通道拓展信号的相关性具体为第一周期相关函数和第二周期相关函数之商；
所述第一周期相关函数为双通道相关表示与所述主通道权矢量的相关表示，所述双通道相关表示为所述互相关矩阵与所述辅通道拓展信号的自相关矩阵之间的相关表示；
所述第二周期相关函数为所述主通道拓展信号的自相关矩阵与所述主通道权矢量的相关表示。
具体地，考虑到求解主辅通道拓展信号的相关性的最大化问题的目的在于确定主通道权矢量，本发明实施例中将主辅通道拓展信号的相关性的表现形式设置为包含主通道权矢量的表现形式。
进一步地，主辅通道拓展信号的相关性可以表示为第一周期相关函数和第二周期相关函数相除的形式，此处第一周期相关函数和第二周期相关函数中均包含有主通道权矢量。
假设主通道拓展信号为x'，辅通道拓展信号为u，双通道相关表示为主辅通道拓展信号的互相关矩阵Rx'u和辅通道拓展信号的自相关矩阵Ruu的相关表示，具体可以是
Figure BDA0002615285180000091
的形式，式中
Figure BDA0002615285180000092
为Ruu的逆矩阵，
Figure BDA0002615285180000093
为Rx'u的共轭转置。在此基础上，第一周期相关函数为双通道相关表示
Figure BDA0002615285180000094
与所述主通道权矢量w的相关表示，具体可以是
Figure BDA0002615285180000095
的形式，式中wH为w的共轭转置。第二周期相关函数为主通道拓展信号的自相关矩阵Rx'x'与主通道权矢量w的相关表示，具体可以是wHRx'x'w的形式。
由此得到主辅通道拓展信号的相关性表示为
Figure BDA0002615285180000096
在此基础上，需要求解的最大化问题具体表示如下：
Figure BDA0002615285180000097
此外，主辅通道拓展信号的相关性的表现形式还可以设置为包含辅通道权矢量的表现形式。由此设置的主辅通道拓展信号的相关性的表现形式用于求解相关性最大化问题时，可以用于确定辅通道权矢量。
相对应地，双通道相关表示还可以是
Figure BDA0002615285180000098
的形式，式中
Figure BDA0002615285180000099
为主通道拓展信号的自相关矩阵Rx'x'的逆矩阵。
假设f是辅通道权矢量，由此得到的主辅通道拓展信号的相关性表示为
Figure BDA00026152851800000910
在此基础上，需要求解的最大化问题具体表示如下：
Figure BDA00026152851800000911
通过求解上述最大化问题，能够最大化主通道拓展信号和辅通道拓展信号之间的相关性，进而得到相关性最大化时的主通道权矢量，基于主通道权矢量求解出能够抑制压制式干扰的主通道输出信号。
本发明实施例提供的权矢量确定方法，利用欺骗式干扰和真实卫星信号之间的强自相关特性，估计出主通道权矢量，基于主通道权矢量对主通道中的卫星信号进行初步抑制，得到主通道输出信号，进而使得应用主通道输出信号计算掩码时能够得到更准确的结果。
在其它实现方式中，也可以wH或辅通道权矢量加上预设偏置值后，再基于主通道拓展信号为x'，辅通道拓展信号为u，双通道相关表示为主辅通道拓展信号的互相关矩阵Rx'u和辅通道拓展信号的自相关矩阵Ruu的相关表示得到主辅通道拓展信号的相关性表示。
基于上述任一实施例，步骤S111具体包括：
在主通道上对卫星信号进行拓展，得到主通道拓展信号；
在辅通道上对卫星信号进行拓展，得到辅通道拓展信号；
主通道和辅通道是非对称的。
具体地，常用的通道结构可以是空时域结构，或者纯空域结构。其中，纯空域结构依靠空间信息进行干扰抑制，相比纯空域结构，空时域结构不仅能够空间上对干扰进行抑制，还能依靠频域信息对干扰更好的抑制，且抑制的干扰数目更多。对应地，相比纯空域结构，空时域结构所需消耗的计算量也更大。
本发明实施例所指的主通道和辅通道是非对称的，即主通道和辅通道具有不同的通道结构，其中一个是空时域结构，另一个是纯空域结构。相比传统的对称结构，即主辅通道均为空时域结构或者均为纯空域结构，
在干扰抑制效果方面，主辅通道的非对称结构完整地保留了卫星信号的空间信息，其对于窄带干扰的抑制能力是与对称的空时域结构相当的，且远高于对称的纯空域结构。
在求解计算量方面，计算量的负载压力主要来自于空时域结构，空时域结构包含在天线阵列的每根天线接收信号上设置的若干个时间延迟单元，也就是时域抽头。时域抽头个数的增加将带来空时域结构下自由度和频域分辨率的提高，但同时也导致计算量的增加。主辅通道的非对称结构中，纯空域结构的设置使得两个通道拓展信号的互相关矩阵以及纯空域结构通道下拓展信号的自相关矩阵的维度得到了降低，因此相对于对称的空时域结构而言计算效率得到了提高。
基于上述任一实施例，主通道为空时域结构，辅通道为纯空域结构。对应地，主通道拓展信号是对卫星信号在空时域上施加时延得到的，辅通道拓展信号是对卫星信号在纯空域上施加时延得到的。需要说明的是，在空时域上和纯空域上分别施加的时延是针对各自的通道结构设置的，两者并不相同。例如可以根据通道结构的抽头数分别设置相应的时延。
求解最大化问题中的矩阵计算较为复杂，而本发明实施例采用主辅通道的非对称结构，即主通道采用的空时域结构和辅通道采用的纯空域结构，能够较好地平衡压制式干扰的抑制效果与求解计算量之间的平衡。
基于上述任一实施例，步骤120具体包括：
将所述主通道输出信号，以及所述主通道权矢量中所述主通道的预设层的权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；
所述预设层为所述主通道中的至少一层。
具体地，主通道为多层结构，主通道的层数具体为接收天线后的时域抽头数目。主通道权矢量w可以进一步表示为{wj}(1≤j≤N)，其中wj即主通道第j层的权矢量，N为主通道的层数。
在通过掩码确定模型计算掩码时，如果将主通道中每层的权矢量均作为掩码确定模型的输入，会使得相应的计算量大大提高，严重影响整个干扰抑制方法的性能。
在实际应用中，可以预先从主通道的设定若干层作为主通道的预设层，例如可以选择第一层和第二层作为主通道的两个预设层。在计算掩码时，可以仅将主通道权矢量中表征预设层的权矢量输入至掩码计算模型中，结合主通道输出信号计算掩码，例如将主通道权矢量中第一层和第二层的权矢量w1和w2，以及主通道输出信号输入到掩码确定模型，相比于将主通道中每层的权矢量以及主通道输出信号均输入至掩码确定模型进行计算，本发明实施例中仅输入部分权矢量，使得掩码确定模型能够在计算掩码质量损失较小的情况下，大大提高计算的效率。其中预设层的数量和位置可以根据实际需求进行设定，本发明实施例不作具体限定。
本发明实施例提供的方法，通过选择主通道中的部分权矢量作为掩码确定模型的输入，能够在后续步骤计算掩码质量损失较小的情况下，大大提高了计算的效率。
基于上述任一实施例，图3为本发明实施例提供的干扰抑制方法的流程示意图，如图3所示，该方法具体包括如下内容。
图3示出了GNSS接收机从接收到卫星信号到输出干扰抑制信号的一种具体的完整流程。图3中最上方的三角形为GNSS接收机接收卫星信号的天线阵列，所接收的卫星信号为x(t)。卫星信号为x(t)会经过主通道拓展时延d和辅通道拓展时延D后分别得到主通道拓展信号x'(t)和辅通道拓展信号u(t)。其中，d和D是不同的时延，d是通过主通道空域信号得到辅通道信号所需要的时延，D是主通道得到空时域信号所需要的时延。
阵列中天线的数量为M；对信号进行空时域拓展时延抽头，即每个天线中的延时单元的数目为N。则上述信号可以表示如下：
x(t)＝[x11(t),…,xM1(t)]T；
u(t)＝x(t-D)；
x'(t)＝[x11(t),…,x1N(t),…,xM1(t),…,xMN(t)]T；
其中，xij(t)表示在t时刻，第i根天线第j个抽头接收到的信号。
在确定了主通道拓展信号和辅通道拓展信号后，需要进一步确定主通道权矢量w和辅通道权矢量f。可以理解的是，主通道拓展信号x'(t)为M×N大小的二维矢量，可以根据时延单元的数量N分为N层，其中每一层的M维矢量对应的权矢量也是M维矢量。主通道权矢量w和辅通道权矢量f可以通过求解最大化问题得到。
得到主通道拓展信号x'(t)、辅通道拓展信号u(t)、主通道权矢量w和辅通道权矢量f后，可以将主通道权矢量w作为权重对主通道拓展信号x'(t)进行加权求和，得到主通道输出信号y(t)，将辅通道权矢量f作为权重对辅通道拓展信号u(t)进行加权求和得到辅通道输出信号z(t)。其中对于求得的w和f，可以根据u(t)和z(t)之间的差值e(t)对w和f的大小进行调整。
将计算得到的主通道输出信号y(t)、主通道权矢量w中主通道的预设层的权矢量输入到训练好的掩码确定模型NN中，得到掩码训练模型输出的掩码Mask。最后将主通道输出信号y(t)和掩码Mask相乘，即获得最终结果干扰抑制信号O(t)。
从GNSS接收机从接收到卫星信号到输出干扰抑制信号的完整流程中，卫星信号首先通过计算得到的主通道权矢量，在主通道处进行了压制式干扰的抑制；其次，通过掩码确定模型计算出的掩码，对卫星信号不但进行了欺骗式干扰的抑制，也对压制式干扰进行了二次抑制，同时还不会对真实卫星信号进行错误的抑制。
本发明实施例提供的干扰抑制方法，对所接收到的GNSS卫星信号通过主通道进行初步干扰抑制，并基于掩模确定模型计算出的掩码进行混合干扰抑制，可以有效地对GNSS卫星信号中的压制式干扰和欺骗式干扰进行抑制。
基于上述任一实施例，图4为本发明实施例提供的干扰抑制装置，如图4所示，该装置具体包括：
权矢量确定模块410，用于根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
掩码确定模块420，用于将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
干扰抑制模块430，用于根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
本发明实施例提供的干扰抑制装置，对所接收到的GNSS卫星信号通过主通道进行初步干扰抑制，并基于掩码确定模型计算出的掩码进行混合干扰抑制，可以有效地对GNSS卫星信号中的压制式干扰和欺骗式干扰进行抑制。
基于上述任一实施例，权矢量确定模块410进一步用于：
根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号；
通过求解所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性的最大化问题，确定所述主通道权矢量。
基于上述任一实施例，权矢量确定模块410中，所述根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号，具体包括：
在主通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述主通道拓展信号；
在辅通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述辅通道拓展信号；
所述主通道和所述辅通道是非对称的。
基于上述任一实施例，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性是根据所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号各自的自相关矩阵，以及所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号之间的互相关矩阵确定的。
基于上述任一实施例，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性具体为第一周期相关函数和第二周期相关函数之商；
所述第一周期相关函数为双通道相关表示与所述主通道权矢量的相关表示，所述双通道相关表示为所述互相关矩阵与所述辅通道拓展信号的自相关矩阵之间的相关表示；
所述第二周期相关函数为所述主通道拓展信号的自相关矩阵与所述主通道权矢量的相关表示。
基于上述任一实施例，掩码确定模块420进一步用于：
将所述主通道输出信号，以及所述主通道权矢量中所述主通道的预设层的权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；
所述预设层为所述主通道中的至少一层。
基于上述任一实施例，所述样本卫星信号包括以下数据之一或其组合：无干扰的卫星信号数据、带有混合干扰的卫星信号数据、仅带有压制式干扰的卫星信号数据和仅带有欺骗式干扰的卫星信号数据。
基于上述任一实施例，所述样本掩码是根据预先标注的样本干扰类型确定的。
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行如下方法：
根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：
根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种干扰抑制方法，其特征在于，包括：
根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
2.根据权利要求1所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述主通道权矢量通过如下方式确定：
根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号；
通过求解所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性的最大化问题，确定所述主通道权矢量。
3.根据权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述根据接收的卫星信号确定主通道拓展信号和辅通道拓展信号，具体包括：
在主通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述主通道拓展信号；
在辅通道上对所述卫星信号进行拓展，得到所述辅通道拓展信号；
所述主通道和所述辅通道是非对称的。
4.根据权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性是根据所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号各自的自相关矩阵，以及所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号之间的互相关矩阵确定的。
5.根据权利要求4所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述主通道拓展信号与所述辅通道拓展信号的相关性具体为第一周期相关函数和第二周期相关函数之商；
所述第一周期相关函数为双通道相关表示与所述主通道权矢量的相关表示，所述双通道相关表示为所述互相关矩阵与所述辅通道拓展信号的自相关矩阵之间的相关表示；
所述第二周期相关函数为所述主通道拓展信号的自相关矩阵与所述主通道权矢量的相关表示。
6.根据权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码，具体包括：
将所述主通道输出信号，以及所述主通道权矢量中所述主通道的预设层的权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；
所述预设层为所述主通道中的至少一层。
7.根据权利要求1-5任一项所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述样本掩码是根据预先标注的样本干扰类型确定的。
8.一种干扰抑制装置，其特征在于，包括：
权矢量确定模块，用于根据接收的卫星信号，确定主通道输出信号以及主通道权矢量；
掩码确定模块，用于将所述主通道输出信号和所述主通道权矢量输入至掩码确定模型，得到所述掩码确定模型输出的掩码；其中，所述掩码确定模型是基于样本卫星信号对应的样本主通道输出信号、样本主通道权矢量以及样本掩码训练得到的；
干扰抑制模块，用于根据所述主通道输出信号和所述掩码，确定干扰抑制信号。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的干扰抑制方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的干扰抑制方法的步骤。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004005954A2 (en) * 2002-07-10 2004-01-15 Qualcomm, Incorporated Cross-correlation mitigation method and apparatus for use in a global positioning system receiver
US20040047324A1 (en) * 2002-09-11 2004-03-11 Diener Neil R. System and method for management of a shared frequency band using client--specific management techniques
WO2008016914A2 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 University Corporation For Atmospheric Research Method and system for demodulation of open-loop gps radio occultation signals
CN104251998A (zh) * 2014-09-03 2014-12-31 北京一朴科技有限公司 消除卫星的ca码信号的相关噪声的方法和装置
FR3046311A1 (fr) * 2015-12-29 2017-06-30 Thales Sa Procede de lutte anti-interference adaptatif dans un recepteur multi-voies
CN107637025A (zh) * 2015-06-01 2018-01-26 三星电子株式会社 用于输出消息的电子装置及其控制方法
CN110942013A (zh) * 2019-11-22 2020-03-31 佛山科学技术学院 一种基于深度神经网络的卫星影像特征提取方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004005954A2 (en) * 2002-07-10 2004-01-15 Qualcomm, Incorporated Cross-correlation mitigation method and apparatus for use in a global positioning system receiver
US20040047324A1 (en) * 2002-09-11 2004-03-11 Diener Neil R. System and method for management of a shared frequency band using client--specific management techniques
WO2008016914A2 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 University Corporation For Atmospheric Research Method and system for demodulation of open-loop gps radio occultation signals
CN104251998A (zh) * 2014-09-03 2014-12-31 北京一朴科技有限公司 消除卫星的ca码信号的相关噪声的方法和装置
CN107637025A (zh) * 2015-06-01 2018-01-26 三星电子株式会社 用于输出消息的电子装置及其控制方法
FR3046311A1 (fr) * 2015-12-29 2017-06-30 Thales Sa Procede de lutte anti-interference adaptatif dans un recepteur multi-voies
CN110942013A (zh) * 2019-11-22 2020-03-31 佛山科学技术学院 一种基于深度神经网络的卫星影像特征提取方法及系统

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