CN116388889A - 一种信号抗干扰方法和设备 - Google Patents

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潘永明
郭占利
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张培才
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Abstract

本发明公开了一种信号抗干扰方法和设备，该方法包括：实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，从而实现对干扰源类型的识别，并根据干扰源的类型进行针对性的抗干扰处理，提高信号抗干扰能力。

Description

一种信号抗干扰方法和设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种信号抗干扰方法和设备。
背景技术
煤场为堆放燃煤的场所，通常为燃煤发电厂或钢铁厂的附属设施，随着煤场生产管理水平要求的不断提高，自动化、无人化、智能化已经成为煤场生产控制系统发展趋势。
在现有技术中，由于煤场环境比较复杂，在煤场智能系统或通信终端进行数据通信时，经常由于干扰源的影响，导致通信信号受到干扰，无法正常通信，又由于干扰源的来源复杂，无法实现对干扰源的准确调节，导致煤场智能系统的通信效率低。
因此，如何提供一种信号抗干扰方法和设备，用于解决现有技术中无法对不同干扰源进行对应的调节，通信效率低，抗干扰能力差的问题，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种信号抗干扰方法和设备，用以解决现有技术中无法对不同干扰源进行对应的调节，通信效率低，抗干扰能力差的技术问题，所述方法包括：
实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；
当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；
当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；
当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
在其中一些具体实施例中，基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰，具体为：
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
在其中一些具体实施例中，基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源，具体为：
将所述通信信道的标识信息与所述干扰源对应表中的标识信息进行匹配；
当所述干扰源对应表内存在与所述通信信道的标识信息一致的标识信息，则所述干扰源类型为自身干扰源；
当所述干扰源对应表内不存在与所述通信信道的标识信息一致的标识信息，则所述干扰源类型为非自身干扰源。
在其中一些具体实施例中，所述干扰源对应表的建立过程具体为：
S1，在同一通信信道下，分别获取目标干扰源工作时的灵敏值及目标干扰源不工作时的灵敏值；
S2，当目标干扰源工作时的灵敏值与目标干扰源不工作时的灵敏值的差值大于等于预设差值时，则认定该通信信道为受干扰信道，并将该通信信道与对应的目标干扰源写入所述干扰源对应表；
S3，重复S1-S2，直到将同一通信信道内的所有目标干扰源遍历完成。
在其中一些具体实施例中，当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，具体为：
将所述通信信号分离为信号分量与干扰分量；
将所述干扰分量输入到所述预设过滤模型中，得到与所述干扰分量匹配的滤波矢量，并得到与所述干扰分量的频率和振幅相同的目标分量；
对所述目标分量进行延迟处理，得到与所述干扰分量相位相反的抗干扰信号；
通过所述滤波矢量对所述通信信号进行滤波，并将滤波后的通信信号与所述抗干扰信号结合后的信号作为抗干扰处理后的通信信号。
在其中一些具体实施例中，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰之前，还包括：
在通信终端发送或接收通信信号之前，将全部自身干扰源的时钟频率恢复为初始时钟频率
在其中一些具体实施例中，所述方法还包括对通信终端的抗干扰能力进行测试，测试过程具体为：
在所述通信终端的预置电磁屏蔽区域内均匀设置多个干扰源；
在所述通信终端正常通信时，调节多个干扰源的发射功率；
获取所述通信终端在不同发射功率下的数据吞吐量；
基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级。
在其中一些具体实施例中，基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级，还包括：
建立不同数据吞吐量与所述抗干扰等级之间的对应关系；
基于所述对应关系对不同通信终端进行测试，并获得不同通信终端对应的抗干扰等级；
基于不同通信终端的抗干扰等级确定抗干扰能力最强的通信终端。
相应的，本发明还提出了一种信号抗干扰设备，所述设备包括：
判断模块，用于实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；
确定模块，用于当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；
第一消除模块，用于当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；
第二消除模块，用于当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
在其中一些具体实施例中，所述判断模块具体用于。
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
通过应用以上技术方案，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，从而实现对干扰源类型的识别，并根据干扰源的类型进行针对性的抗干扰处理，提高信号抗干扰能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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示出了本发明实施例提出的一种信号抗干扰方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提出的一种信号抗干扰设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请提出了一种信号抗干扰方法，该方法包括以下步骤：
步骤S101，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
本实施例中，通信环境可以为通信过程中的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数，也可以选择通信信号的信号强度，通信环境在此指的是用来确定或判断通信质量或通信干扰等级的参数或指标，因此本领域技术人员可以灵活确定通信环境的涵盖范围。
为了判断通信信道是否存在干扰源干扰，在本申请的一些实施例中，基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰，具体为：
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
本实施例中，根据通信环境的选择不同，对于通信信道是否存在干扰的判断也不同。
本实施例中，当根据当前信号的信号强度确定干扰源干扰时，可以将当前信号的信号强度与预设信号强度进行比较，预设信号强度指的是未受干扰源干扰的信号的信号强度，优选的，预设信号强度也可以用预设信号强度区间进行代替，当当前的信号强度小于等于预设信号强度时，说明当前信号的通信信道存在干扰源干扰。
本实施例中，当将通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数作为干扰源干扰的判断依据时，通过将延时时长参数、丢包率参数和有效信息分别与参考值进行对比，来确定是否存在干扰源干扰，优选的，评判依据可以根据实际需要进行修改，例如当上述三个参数中的任一一个不符合正常区间时，认定为存在干扰源干扰，也可以在上述三个参数中至少两个参数不符合正常区间时，认定为存在干扰源干扰。
步骤S102，当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源。
本实施例中，由于煤场环境复杂，也就意味着干扰源的来源繁多，使用现有的干扰源消除方法无法对不同来源的干扰源进行针对性的消除，因此本实施例中，根据干扰源的来源将干扰源划分为自身干扰源及非自身干扰源。
本实施例中，自身干扰源具体为能够对通信过程产生干扰的电路，在自身干扰源工作时，通过信道进行信号传输时，信号强度受到影响或终端灵敏度受到影响，自身干扰源可以为外设屏电路、摄像头电路、充电电路、音视频播放电路等终端外设电路中的至少一个。
为了确定干扰源的类型，在本申请的具体实施中，将该通信信道的标识信息与干扰源对应表中的标识信息进行一一匹配，标识信息可以是基站分配的信号编号，也可以是信号传输时的信号频段，若在干扰源对应表中存在与通信信道的标识信息一致的标识信息时，说明该干扰源的干扰源类型为自身干扰源，反之为非自身干扰源。
本实施例中，干扰源对应表为预先设置好的，且发送到系统或控制终端中，通过对历史干扰信道及对应的自身干扰源的采集，生成用于判断干扰源类型的干扰源对应表，可选的，该干扰源对应表可以根据实际的系统通信进行更新，以提高干扰源类型检测的准确度。
为了建立准确的干扰源对应表，在本申请的一些实施例中，所述干扰源对应表的建立过程具体为：
S1，在同一通信信道下，分别获取目标干扰源工作时的灵敏值及目标干扰源不工作时的灵敏值；
S2，当目标干扰源工作时的灵敏值与目标干扰源不工作时的灵敏值的差值大于等于预设差值时，则认定该通信信道为受干扰信道，并将该通信信道与对应的目标干扰源写入所述干扰源对应表；
S3，重复S1-S2，直到将同一通信信道内的所有目标干扰源遍历完成。
本实施例中，保证在同一信道下，获取目标干扰源工作和不工作时的灵敏值，如果目标干扰源工作时的灵敏值与目标干扰源不工作时的灵敏值的差值大于等于预设差值，则该通信信道为受干扰信道，将该信道写入干扰源对应表中，同时对该信道内的所有目标干扰源遍历一次，测试在每一个目标干扰源工作时，目标干扰源工作时的灵敏值与目标干扰源不工作时的灵敏值的差值是否大于等于预设差值，将符合要求的目标干扰源全部写入干扰源对应表，并与受干扰信道建立对应关系。
步骤S103，当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰。
本实施例中，当干扰源类型为自身干扰源时，自身干扰源的时钟频率如果与通信信道的时钟频率一致，则会对正常通信的信号产生影响或干扰，因此通过调节自身干扰源的时钟频率，使自身干扰源的时钟频率与通信信道的时钟频率不同，以降低自身干扰源的干扰。
步骤S104,当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
具体的，在干扰源类型为非自身干扰源时，通过建立的预设过滤模型将干扰分量进行分离，过滤掉干扰源信息，以消除信号干扰。
为了实现对非自身干扰源的过滤，在本申请的一些实施例中，当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，具体为：
将所述通信信号分离为信号分量与干扰分量；
将所述干扰分量输入到所述预设过滤模型中，得到与所述干扰分量匹配的滤波矢量，并得到与所述干扰分量的频率和振幅相同的目标分量；
对所述目标分量进行延迟处理，得到与所述干扰分量相位相反的抗干扰信号；
通过所述滤波矢量对所述通信信号进行滤波，并将滤波后的通信信号与所述抗干扰信号结合后的信号作为抗干扰处理后的通信信号。
本实施例中，正常通信的通信信号中存在干扰源对应的干扰分量及正常需要传输的信号分量，通过对当前通信信号的分析，可以确定干扰源，从而根据所述信号分量和和干扰源从所述当前输入信号中提取干扰分量，具体的分离可以通过分离电路实现，也可以是通过其他信号处理单元或系统实现，对此本实施例不做限制。
将干扰分量输入到预设过滤模型中，可以得到该干扰分量匹配的滤波矢量，该滤波矢量具体为用于对干扰分量进行过滤的干扰参数，同时得到与干扰分量的频率和振幅相同的目标分量，对目标分量惊醒延迟处理后可以得到与所述干扰分量相位相反的抗干扰信号，通过滤波矢量对通信信号过滤后，滤波后的通信信号与所述抗干扰信号结合后的信号即为抗干扰处理后的通信信号。
本实施例中，预设过滤模型是用于获得滤波矢量和抗干扰信号的模型，该模型的来源可以是通过大量机械学习训练后的模型，也可以是根据实际需要自行设定的模型，同时该模型可以根据实际的应用来不断学习更新，提高过滤精度。
为了进一步保证信号的抗干扰能力，在本申请的一些实施例中，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰之前，还包括：
在通信终端发送或接收通信信号之前，将全部自身干扰源的时钟频率恢复为初始时钟频率。
本实施例中，在通信终端发送或接收通信信号之前，即通信终端工作之前，将全部自身干扰源的时钟频率恢复为初始时钟频率，避免自身干扰源的基准时钟频率改变，导致干扰源对应表中的受干扰信道与至少一个自身干扰源的关联关系改变。
为了进一步提高通信的抗干扰能力，在本申请的一些实施例中，所述方法还包括对通信终端的抗干扰能力进行测试，测试过程具体为：
在所述通信终端的预置电磁屏蔽区域内均匀设置多个干扰源；
在所述通信终端正常通信时，调节多个干扰源的发射功率；
获取所述通信终端在不同发射功率下的数据吞吐量；
基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级。
本实施例中，为了进一步提高通信过程的抗干扰能力，可以采用抗干扰能力强的通信终端或系统，因此可以对不同通信终端进行测试，在通信终端的预置电磁屏蔽区域内均匀设置多个干扰源，在保证通信终端正常通信时，调节多个干扰源的发射功率，确定在不同发射功率下的通信终端的数据吞吐量，数据吞吐量越大，表明受干扰程度越低。
为了进一步提高通信的抗干扰能力，在本申请的一些实施例中，基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级，还包括：
建立不同数据吞吐量与所述抗干扰等级之间的对应关系；
基于所述对应关系对不同通信终端进行测试，并获得不同通信终端对应的抗干扰等级；
基于不同通信终端的抗干扰等级确定抗干扰能力最强的通信终端。
本实施例中，针对不同数据吞吐量确定与之对应的抗干扰等级，实现通过对数据吞吐量的测试，确定通信终端的抗干扰等级，对不同的通信终端进行测试，获得不同通信终端对应的抗干扰等级，实用抗干扰能力最强的通信终端进行通信。
通过应用以上技术方案，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，从而实现对干扰源类型的识别，并根据干扰源的类型进行针对性的抗干扰处理，提高信号抗干扰能力。
本申请实施例还提出了一种信号抗干扰设备，如图2所示，所述设备包括：
判断模块10，用于实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；
确定模块20，用于当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；
第一消除模块30，用于当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；
第二消除模块40，用于当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
在本申请的具体应用场景中，所述判断模块10具体用于。
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种信号抗干扰方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；
当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；
当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；
当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰，具体为：
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源，具体为：
将所述通信信道的标识信息与所述干扰源对应表中的标识信息进行匹配；
当所述干扰源对应表内存在与所述通信信道的标识信息一致的标识信息，则所述干扰源类型为自身干扰源；
当所述干扰源对应表内不存在与所述通信信道的标识信息一致的标识信息，则所述干扰源类型为非自身干扰源。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰源对应表的建立过程具体为：
S1，在同一通信信道下，分别获取目标干扰源工作时的灵敏值及目标干扰源不工作时的灵敏值；
S2，当目标干扰源工作时的灵敏值与目标干扰源不工作时的灵敏值的差值大于等于预设差值时，则认定该通信信道为受干扰信道，并将该通信信道与对应的目标干扰源写入所述干扰源对应表；
S3，重复S1-S2，直到将同一通信信道内的所有目标干扰源遍历完成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰，具体为：
将所述通信信号分离为信号分量与干扰分量；
将所述干扰分量输入到所述预设过滤模型中，得到与所述干扰分量匹配的滤波矢量，并得到与所述干扰分量的频率和振幅相同的目标分量；
对所述目标分量进行延迟处理，得到与所述干扰分量相位相反的抗干扰信号；
通过所述滤波矢量对所述通信信号进行滤波，并将滤波后的通信信号与所述抗干扰信号结合后的信号作为抗干扰处理后的通信信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰之前，还包括：
在通信终端发送或接收通信信号之前，将全部自身干扰源的时钟频率恢复为初始时钟频率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对通信终端的抗干扰能力进行测试，测试过程具体为：
在所述通信终端的预置电磁屏蔽区域内均匀设置多个干扰源；
在所述通信终端正常通信时，调节多个干扰源的发射功率；
获取所述通信终端在不同发射功率下的数据吞吐量；
基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述数据吞吐量确定所述通信终端的抗干扰等级，还包括：
建立不同数据吞吐量与所述抗干扰等级之间的对应关系；
基于所述对应关系对不同通信终端进行测试，并获得不同通信终端对应的抗干扰等级；
基于不同通信终端的抗干扰等级确定抗干扰能力最强的通信终端。
9.一种信号抗干扰设备，其特征在于，所述设备包括：
判断模块，用于实时采集通信信号通信过程中的通信环境，并基于所述通信环境判断当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰；
确定模块，用于当所述通信信道存在干扰源干扰，则基于干扰源对应表确定干扰源类型，所述干扰源类型包括自身干扰源及非自身干扰源；
第一消除模块，用于当干扰源类型为自身干扰源时，调节所述自身干扰源的时钟频率，以消除所述自身干扰源的干扰；
第二消除模块，用于当所述干扰源类型为非自身干扰源，则基于预设过滤模型对所述所述通信信号进行过滤，以消除信号干扰。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述判断模块具体用于。
当当前信号的信号强度小于等于预设信号强度时，则当前信号的通信信道存在干扰源干扰；
或
根据所述通信环境的延时时长参数、丢包率参数和有效信息占比率参数确定当前信号的通信信道是否存在干扰源干扰。
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