CN117607916B - 三维自适应抗干扰方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于卫星导航技术领域，提供了一种三维自适应抗干扰方法和装置，该方法包括：M路阵元接收到的信号生成两组M路数字基带信号，对获取的每路数字基带信号进行级延时处理，将每路级延时信号变换到频域，得到频域信号，利用分段门限对频域信号进行预处理，并进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号；将每个频点的输出信号按频率的序号排列，并利用IFFT变换将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号；采取与获得第一输出信号相同的信号处理方法，形成第二输出信号；将第一输出信号延迟预设长度后与第二输出信号相加，得到输出信号。本申请能够在减小期望信号幅相失真的同时，降低运算复杂度，提高干扰抑制性能。

Description

三维自适应抗干扰方法和装置

技术领域

本申请属于卫星导航技术领域，尤其涉及一种三维自适应抗干扰方法和装置。

背景技术

由于卫星导航系统独特的技术优势，精准定位，以及连续实时等特点，卫星导航系统广泛应用于各个领域，发展前景十分广阔。但是，在卫星导航系统中，卫星信号的功率比较低，信道容易受到各种干扰，导致系统性能急剧下降，甚至无法正常定位。因此需要研究卫星导航定位抗干扰接收机的一些关键技术，主要有抗压制式干扰自适应滤波技术，抗欺骗式干扰方案设计以及接收机抗干扰的改进设计研究，以此来提升卫星导航系统的抗干扰能力。

其中，抗压制式干扰自适应滤波技术包括自适应时域滤波、自适应空域滤波以及自适应空时滤波(Space Time Adaptive Processing，STAP)等。

自适应空时滤波是将自适应时域滤波和自适应空域滤波相结合，对于窄带干扰不需要浪费空域滤波的自由度，同时降低零点对卫星信号接收的影响，还可以自动补偿天线信道的宽带幅相差异，但是，在自适应空时滤波的过程中，由于延时抽头数多、空时相关矩阵庞大、计算复杂度较高、信号处理复杂以及大量权值收敛性的综合考虑等，导致抑制性能不足。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于三维自适应抗干扰方法和装置，能够在减小期望信号幅相失真的同时，降低运算复杂度，提高干扰抑制性能。

本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种基于三维自适应抗干扰方法，包括：

获取第一路数字基带信号，以及对第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号；

对第一路数字基带信号处理的过程：对每路数字基带信号进行/>级延时处理，得到每路/>级延时信号；/>；

将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号；

利用分段门限对频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号；

将每个频点的输出信号按频率的序号排列为频域数据块，并利用离散快速傅里叶逆变换（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号；

采取对第一M路数字基带信号处理的过程处理第二M路数字基带信号，形成第二输出信号；

将第一输出信号延迟预设时长后与第二输出信号相加，得到输出信号。

在第一方面的一种可能的实施方式中，为阵列天线的阵元数量；

将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号，包括：

选取每路级延时信号中，每级延迟后的连续/>个采样点作为一个数据块；/>级延时信号的延时抽头数为/>，每路输出/>个数据块，/>个阵元共输出/>个数据块；/>个数据块在时域上共取/>个快拍；

利用Blackman窗函数对个数据块分别进行加窗处理，得到加窗后的/>个时域数据；

将加窗后的个时域数据分别进行 FFT变换，得到频域信号。

在第一方面的一种可能的实施方式中，阵元输出的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为/>、/>、…、；/>，/>；

阵元输出的第/>快拍的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为/>、/>、…、/>；，/>。

在第一方面的一种可能的实施方式中，利用分段门限对频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号，包括：

对频域信号中频点的幅度超出分段门限阈值的值进行限幅，得到预处理后的频域信号；

基于预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，再将与每个频点对应的抗干扰权值向量的共轭转置与每个频点的空时向量信号相乘，得到抗干扰后的每个频点的输出信号。

在第一方面的一种可能的实施方式中，基于预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，包括：

基于预处理后的频域信号，通过空时频自适应抗干扰算法计算每个频点的空时自相关矩阵；

基于每个频点所对应的空时自相关矩阵，计算频点对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量。

在第一方面的一种可能的实施方式中，每个频点的空时自相关矩阵表示为：

其中，表示第/>个频点对应的第/>个空时向量信号，/>表示/>的共轭转置；/>表示第/>快拍，/>为快拍数。

在第一方面的一种可能的实施方式中，预处理后的频域信号中每个频点的幅值表示为：

其中，表示预处理后的频域信号，/>表示预处理后的频域信号中每个频点的幅值；/>表示频域信号，/>表示频域信号中每个频点的幅值；/>表示门限值；/>表示第/>个频点，/>表示采样点的数量；/>表示频域信号的平均功率。

在第一方面的一种可能的实施方式中，利用IFFT变换将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号，包括：

将每个频域数据块进行个采样点的 IFFT变换，得到每个频域数据块的/>个采样点的时域输出数据块；时域输出数据块的数量为/>，/>表示采样点的数量；L为快拍数；I为接收卫星的波束数；

基于个时域输出数据块形成第一输出信号。

在第一方面的一种可能的实施方式中，每个频点的输出信号表示为：

其中，表示指向第/>颗卫星波束的在第/>快拍的第/>个频点的输出信号；表示第/>个频点的对应第/>颗卫星的抗干扰权值；/>表示第/>快拍的第/>个频点的预处理后的频域信号。

第二方面，本申请实施例提供了一种三维自适应抗干扰装置，包括：

信号获取模块，用于获取第一路数字基带信号，以及对第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号；

延时抽头模块，用于对第一路数字基带信号和第二M路数字基带信号的每路数字基带信号进行/>级延时处理，得到每路/>级延时信号；

FFT模块，用于将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号；

窄带干扰抑制模块，用于利用分段门限对频域信号进行预处理；

空时自适应处理模块，用于对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号；

IFFT模块，每个频点空时自适应处理后的输出信号按频率序号排列，组成频域信号，对其进行IFFT运算，得到第一输出信号和第二输出信号；

信号合路输出模块，用于将第一输出信号延迟预设时长后与第二输出信号相加，得到输出信号。

本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：

本申请实施例，通过对每路数字基带信号进行4到6级延时处理，延时抽头数少，避免了延时抽头数过多造成空时自相关矩阵太大，矩阵求逆运算量大，资源消耗多，运算收敛慢的问题，采用将延时后的信号变换到频域，形成每个频点的空时自相关矩阵，通过重叠加窗避免了干扰频谱泄露带来的影响，同时降低了卫星信号信噪比损失。利用分段门限减小信号损失，利用空时自适应处理，将空频与空时抗干扰算法有机地紧密结合起来，形成了空时频三维联合抗干扰算法，提高了抗干扰自由度，达到用较少的天线阵元数量，实现抗更多干扰的目的，对于存在大量频域分离的连续波干扰起到很好的抑制作用。

上述第二方面至第四方面的实施例的有益效果参见第一方面实施例的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的三维自适应抗干扰方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例提供的空时频三维联合自适应抗干扰处理的实现流程图；

图3是本申请一实施例提供的干扰抑制的实现流程图；

图4是本申请一实施例提供的三维自适应抗干扰装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。需要说明的是，本说明书涉及到的数据均是在相应用户知晓并授权的前提下获取以及处理。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图和具体实施方式，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，都属于本发明保护的范围。

图1是本申请一实施例提供的三维自适应抗干扰方法的流程示意图，参照图1，对该三维自适应抗干扰方法的详述如下，包括：

步骤101，获取第一路数字基带信号，以及对第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号。

示例性的，阵列天线包括个阵元。在获取多路数字基带信号之前，阵列天线的个阵元接收射频信号，利用模拟下变频将天线阵列的阵元接收的射频信号变为模拟中频信号，利用AD转换将模拟中频信号转换为数字中频信号，利用数字下变频将数字中频信号转换为初始数字基带信号。通过低通滤波滤除初始数字基带信号带外的杂散和噪声，并通过幅相校正对各通道间的幅度和相位误差进行补偿，消除幅度和相位不一致对初始数字基带信号的影响，得到校正后的多路数字基带信号，由此获取到/>路数字基带信号，如图2所示。

其中，第二路数字基带信号为对第一/>路数字基带信号延迟预设时长的多路数字基带信号。

在步骤101之后，以对第一路数字基带信号处理的过程为例，说明处理/>路数字基带信号的具体过程。

步骤102，对每路数字基带信号进行级延时处理，得到每路/>级延时信号；。

将阵列天线的每个阵元输出的数字基带信号进行级延时处理。选取每个阵元输出的数字基带信号数据每级延迟后的连续/>个采样点作为一个数据块处理。

级延时信号的延时抽头数为/>，延时抽头数少，可以避免延时抽头数过多造成空时自相关矩阵太大，因此本申请的实施例中，选取/>为最优延时抽头数，延时抽头数也可以选取其它数量。本申请的实施例中，均以/>来说明本申请的技术方案。当/>时，每个阵元输出4个/>个采样点的数据块，/>个阵元共有4/>个/>采样点数据块，每个阵元的/>个采样点的数据块取/>个快拍，则每个阵元有/>个数据点，4/>个阵元共有个数据点，如图2所示。其中，为了之后便于加窗处理，/>取FFT变换的长度的值。

示例性的，阵元输出的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为：

其中，，/>，/>为阵元数量。

阵元输出的第/>快拍的/>级延时信号中第一级、第二级…、第/>级延迟后的连续个采样点的数据块分别为：

其中，，/>。

一实施例中，以为例，每级延时时间间隔可以设置为/>个采样时钟。时，阵元1输出的4级延时信号中第一级延迟后的连续/>个采样点的数据块为；/>；阵元1输出的4级延时信号中第二级、第三级、第四级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为：

时，阵元/>输出4级延时信号中第一、二、三、四级延迟的连续/>个采样点的数据块分别为：

其中，。阵元/>输出的第/>快拍的4级延时信号中第一级、第二级、第三级和第四级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为：

其中，，/>。

示例性的，当时，/>个阵元的第/>快拍数据块的4个延时抽头取256个采样点，则每一个快拍在/>个阵元输出的情况下，共有/>个数据。

本实施例中，每个阵元输出数字信号只有4个延时抽头，避免了延时抽头数过多造成空时自相关矩阵太大，矩阵求逆运算量大，资源消耗多，运算收敛慢的问题。

步骤103，将每路级延时信号变换到频域，得到频域信号。

在将时域信号转换为频域信号的过程中，需利用FFT变换将时域信号变换到频域，傅里叶变换是作用于正负无穷的，所以要先对截取的周期信号进行周期扩展。此时，若截取为整周期截取，则周期扩展之后的周期信号还是原周期信号；若截取为非整周期截取，或信号本身不是周期信号，周期扩展之后，时域上不连续，两个相邻周期之间出现间断点，频谱产生高次谐波，导致频谱泄露。但是，由于矩形窗的第一旁瓣电平仅仅比主瓣电平低13.46dB，而一般干扰信号功率比导航信号功率要高几十dB，干扰信号的旁瓣电平比导航信号电平大很多，所以，通过加矩形窗来改善频谱泄露，会严重影响了其它频点的谱线值。

因此，本实施例中，利用FFT变换将每路4级延时信号的时域信号变换到频域，需要对每路级延时信号截取，可以截取/>个采样点的数据长度。考虑到改善频谱泄露的同时还要兼顾信噪比，本实施例选取加Blackman窗，使截断后的输入信号经过周期延拓后在边沿变得更平滑，并减少了干扰信号对其它频点的谱线值的影响。

一实施例中，将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号，包括：

选取每路级延时信号中，每级延迟后的连续/>个采样点作为一个数据块；/>级延时信号的延时抽头数为/>，每路输出/>个数据块，/>个阵元共输出/>个数据块；/>个数据块在时域上共取/>个快拍；

利用Blackman窗函数对个数据块分别进行加窗处理，得到加窗后的/>个时域数据。

示例性的，选取每路4级延时信号中，每级延迟后的连续个采样点作为一个数据块；每路输出4个数据块，/>个阵元共输出4/>个数据块；4/>个数据块在时域上共取/>个快拍。利用Blackman窗函数对4/>个数据块分别进行加窗处理，得到加窗后的4/>个时域数据。

示例性的， Blackman窗函数的表达式为：

其中，表示Blackman窗函数的时域序号，/>。

阵元输出的第/>快拍的4级延时信号中第一级、第二级、第三级和第四级延迟后的连续/>个采样点的数据块加窗处理后的信号为：

其中，，/>。

示例性的，个阵元输出的第/>快拍的4级延时信号中第一级、第二级、第三级和第四级延迟后的连续/>个采样点的数据块加窗处理后的信号形成加窗后的4/>个时域数据。

将加窗后的个时域数据分别进行 FFT变换，得到频域信号。

示例性的，将加窗后的4个时域数据分别进行 FFT变换，得到频域信号。

示例性的，将每路4级延时信号按照快拍数各截取段，每段为连续/>个采样点的数据长度。对每段的4/>个时域数据分别进行/>个采样点的FFT运算，获得每个阵元第一级、第二级、第三级和第四级延迟分别在与采样点对应的/>个频点的信息。

阵元输出的第/>快拍的时域数据的FFT结果为：

其中，为离散快速傅里叶变换的频点。

当时，阵元/>输出的第/>快拍的时域数据的FFT结果为：

本实施例，采用重叠加窗进行FFT变换的方法，避免了频谱泄露带来的影响，同时降低了卫星信号信噪比损失。

步骤104，利用分段门限对频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号。

根据步骤103中的空时相关矩阵可知，每个频点都对应一个空时相关矩阵，则形成了空时频三维的信号处理过程。而在空时频自适应宽带抗干扰处理之前，尽量的去除窄带干扰，保留导航信号，提高抗干扰处理的自由度。采用频域自适应限幅算法来抑制窄带干扰，抑制窄带干扰的办法有，干扰归零法、分数归零法、分数钳位法、门限分数钳位法。这种算法中最关键的问题就是怎样在不损失信号能量的基础上选择合适的门限值。确保所有的干扰谱线都可以超过这个门限值，然后将超过的部分去除。门限值需要满足两个条件，条件1：当没有干扰时，门限值应该大于绝大部分的信号谱线强度；条件2：当有干扰时，门限值应当小于干扰谱线强度。

一实施例中，利用分段门限对频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号，包括：

对频域信号中频点的幅度超出分段门限阈值的值进行限幅，得到预处理后的频域信号。

示例性的，预处理后的频域信号中每个频点的幅值表示为：

其中，表示预处理后的频域信号中每个频点的幅值；/>表示频域信号，/>表示频域信号中每个频点的幅值；/>表示门限值；/>表示第/>个频点，/>表示采样点的数量；/>表示频域信号的平均功率。

根据分段门限对每个频点的幅值进行检查，将每个频点的幅值的平方大于门限阈值的频点的幅值降低到公式（10）中选定的值，并且保留每个频点的相位特性，限幅后的每个频点的幅值组成预处理后的频域信号。

通过上述过程，去除了窄带干扰，得到预处理后的频域信号，保留导航信号，接着利用空时频自适应抗干扰算法进行宽带抗干扰处理。

基于预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，再将与每个频点对应的抗干扰权值向量的共轭转置与每个频点的空时向量信号相乘，得到抗干扰后的每个频点的输出信号。

示例性的，基于所述预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，包括：基于预处理后的频域信号，通过空时频自适应抗干扰算法计算每个频点的空时自相关矩阵；基于每个频点所对应的空时自相关矩阵，计算频点对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量。

通过空时频自适应抗干扰算法计算个频点中信号带内各频点对应的/>组4/>个预处理后的频域信号所组成的空时向量信号的空时自相关矩阵，第/>个频点对应的空时自相关矩阵是第/>个频点对应的L个空时向量信号/>与其共轭转置/>的积平均。

需说明的是，第个频点的第/>快拍的预处理后的频域信号用第/>个频点对应的第/>个空时向量信号/>表示，第/>个频点的L个快拍的空时向量信号用/>表示。

第个空时向量信号/>表示为：

其中，、/>、/>和/>表示第/>频点阵元/>输出的第一级、第二级、第三级、第四级延迟第/>个的预处理后的频域信号，/>，如图3所示。

每个频点的空时自相关矩阵表示为：

其中，表示第/>个频点对应的第/>个空时向量信号，/>表示/>的共轭转置；/>表示第/>快拍，/>为快拍数。

根据线性约束最小方差准则（Linearly Constrained Minimum Variance，LCMV），空时自相关矩阵的代价函数表示为：

其中，是与空时向量信号对应的抗干扰权值向量；/>表示/>的共轭转置；/>是导向向量，由期望卫星信号入射到阵列天线的接收阵面的俯仰角和方位角决定。

示例性的，每个频点对应的包括4/>个元素，如图3所示。其中，当/>时，4/>个元素包括/>，/>，…，/>，/>，/>，…，/>，/>，/>，…，。当/>时，4/>个元素包括/>，/>，…，/>，/>，/>，…，/>，/>，/>，…，/>。

示例性的，接收颗卫星的数字波束，由上述LCMV准则得到/>频点对应第/>颗卫星的数字波束的抗干扰权值向量。该由/>频点对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量/>表示为：

其中，表示/>的逆矩阵；/>是表示第/>颗卫星的导向向量；/>表示/>的共轭转置。

示例性的，抗干扰后的每个频点的输出信号表示为：

其中，表示指向第/>颗卫星的数字波束在第/>快拍的第/>个频点的输出信号；/>表示第/>个频点的对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量的共轭转置；/>表示第/>个频点对应的第/>快拍的空时向量信号。

本实施例中，利用分段门限减小信号损失，利用空时自适应处理，将空频与空时抗干扰算法有机地紧密结合起来，形成了空时频三维联合抗干扰算法。通过改变导向向量可以得到指向不同卫星的数字波束的抗干扰输出信号。当导向向量/>为简单约束，例如，当时，可以得到调零阵列天线的抗干扰输出信号。

步骤105，将每个频点的输出信号按频率的序号排列为频域数据块，并利用IFFT变换将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号。

在步骤104中得到了抗干扰后的每个频点的输出信号，个频点组合起来按频率的序号排列为：/>。/>个快拍得到/>组/>个频点的频域数据，如果考虑对/>颗卫星形成数字波束，就有/>组频域数据块。

一实施例中，利用IFFT变换将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号，包括：将每个频域数据块进行个点的 IFFT变换，得到每个频域数据块的J个点的时域输出数据块；其中，对于调零天线输出，输出数据为/>块数据，每块为/>点数据；对于数字波束形成输出，每个数字波束输出/>块数据，/>个数字波束输出/>块数据，每块数据为/>点数据；J表示单个数据块的采样点的数量，数值上等于FFT变换的长度；调零天线和数字波束形成总共输出/>个时域输出数据块，形成第一输出信号。

示例性的，当导向向量为简单约束，得到/>组频域数据块，对每组频域数据块进行/>点的离散快速傅里叶逆变换（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT），形成调零天线输出的时域信号。每个波束或调零天线均输出/>组时域信号，即第一输出信号表示为：，如图3所示。其中，/>，/>。

步骤106，采取所述对第一M路数字基带信号处理的过程处理第二M路数字基带信号，形成第二输出信号。

示例性的，对第一M路数字基带信号处理的过程包括步骤102至步骤105，按照步骤102至步骤105的过程处理第二M路数字基带信号，形成第二输出信号。

步骤103中的加窗处理过程改变了原始信号的包络，引起了输入的时域数据畸变，带来了额外的信噪比的损失。因此，通过延迟预设时长获取的第二M路数字基带信号，对数据进行重叠加窗处理以保证准确地重构时域波形，通过窗函数重叠法可有效降低加窗造成的信噪比损失。

先对步骤101中的多路数字基带信号进行4级延时处理，与步骤102不同的是，4M路数据分别延迟预设时长，预设时长可以取J/2个数据长度，同样提取L个快拍，然后进行步骤102~105的处理，形成第二输出信号。第二输出信号用于在步骤107中与延迟预设长度后的第一输出信号进行重叠处理。

步骤107，将第一输出信号延迟预设长度后与第二输出信号相加，得到输出信号。

示例性的，得到的输出信号作为数字波束信号输出，或者在导向向量做简单约束的条件下作为调零天线信号输出。去除干扰的输出信号再输入到导航接收机中，提高导航的精确度。

综上，本申请提供的三维自适应抗干扰方法，通过对每路数字基带信号进行4级延时处理，延时抽头数少，避免了延时抽头数过多造成空时自相关矩阵太大，矩阵求逆运算量大，资源消耗多，运算收敛慢的问题。采用变换到频域，形成每个频点的空时自相关矩阵，加窗避免了干扰频谱泄露带来的影响，同时重叠加窗降低了卫星信号信噪比损失。针对FFT频谱泄露加窗的窗函数选择了Blackman窗函数，大大减小了频谱泄露。利用分段门限减小信号损失，利用空时自适应处理，将空频与空时抗干扰算法有机地紧密结合起来，形成了空时频三维联合抗干扰算法，提高了抗干扰自由度，达到用较少的天线阵元数量，实现抗更多干扰的目的，对于存在大量频域分离的连续波干扰起到很好的抑制作用，与延时处理相结合，减小期望信号幅相失真的前提下，降低了运算复杂度。

在介绍了本申请示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图4对本申请示例性实施方式的三维自适应抗干扰装置进行说明，其中，三维自适应抗干扰装置用于实现上述任一方法实施例提供的三维自适应抗干扰方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图4为本申请一实施例提供的三维自适应抗干扰装置的结构示意图。如图4所示，三维自适应抗干扰装置包括信号获取模块201、延时抽头模块202、FFT模块203、窄带干扰抑制模块204、空时自适应处理模块205、IFFT模块206和信号合路输出模块207。

信号获取模块201，用于获取第一路数字基带信号，以及对第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号。

延时抽头模块202，用于对第一路数字基带信号和第二M路数字基带信号的每路数字基带信号进行/>级延时处理，得到每路/>级延时信号。

FFT模块203，用于将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号。

窄带干扰抑制模块204，用于利用分段门限对频域信号进行预处理。

空时自适应处理模块205，用于对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号。

IFFT模块206，每个频点空时自适应处理后的输出信号按频率序号排列，组成频域信号，对其进行IFFT运算，得到第一输出信号和第二输出信号。

信号合路输出模块207，用于将第一输出信号延迟预设时长后与第二输出信号相加，得到输出信号。

在本申请的一个实施例中，三维自适应抗干扰装置还包括模拟下变频模块、AD转换模块、数字下变频模块和幅相校正模块。

利用模拟下变频模块将天线阵列的阵元接收的射频信号变为模拟中频信号，利用AD转换模块将模拟中频信号转换为数字中频信号，利用数字下变频模块将数字中频信号转换为初始数字基带信号。通过低通滤波滤除初始数字基带信号带外的杂散和噪声，并通过幅相校正模块对各通道间的幅度和相位误差进行补偿，消除幅度和相位不一致对初始数字基带信号的影响，得到校正后的多路数字基带信号，由此获取到路数字基带信号。

在本申请的一个实施例中，为阵列天线的阵元数量。

FFT模块203，具体用于：将每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号，包括：

选取每路级延时信号中，每级延迟后的连续/>个采样点作为一个数据块；/>级延时信号的延时抽头数为/>，每路输出/>个数据块，/>个阵元共输出/>个数据块；/>个数据块在时域上共取/>个快拍；

利用Blackman窗函数对个数据块分别进行加窗处理，得到加窗后的/>个时域数据；

将加窗后的个时域数据分别进行 FFT变换，得到频域信号。

示例性的，阵元输出的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为：

其中，，/>。

阵元输出的第/>快拍的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为：/>

其中，，/>。

在本申请的一个实施例中，窄带干扰抑制模块204，具体用于：对频域信号中频点的幅度超出分段门限阈值的值进行限幅，得到预处理后的频域信号。

空时自适应处理模块205，具体用于：基于预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，再将与每个频点对应的抗干扰权值向量的共轭转置与每个频点的空时向量信号相乘，得到抗干扰后的每个频点的输出信号。

示例性的，基于预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，包括：

基于预处理后的频域信号，通过空时频自适应抗干扰算法计算每个频点的空时自相关矩阵；

基于每个频点所对应的空时自相关矩阵，计算频点对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量。

在本申请的一个实施例中，在空时自适应处理模块205中，每个频点的空时自相关矩阵表示为：

其中，表示第/>个频点对应的第/>个空时向量信号，/>表示/>的共轭转置；表示第/>快拍，/>为快拍数。

在本申请的一个实施例中，在窄带干扰抑制模块204中，预处理后的频域信号中每个频点的幅值表示为：

其中，表示预处理后的频域信号，/>表示预处理后的频域信号中每个频点的幅值；/>表示频域信号，/>表示频域信号中每个频点的幅值；/>表示门限值；/>表示第/>个频点，/>表示采样点的数量；/>表示频域信号的平均功率。

在本申请的一个实施例中，IFFT模块206，具体用于：利用IFFT变换将频域数据块变换到时域，形成第一输出信号，包括：

将每个频域数据块进行个采样点的 IFFT变换，得到每个频域数据块的/>个采样点的时域输出数据块；时域输出数据块的数量为/>，/>表示采样点的数量；L为快拍数；I为接收卫星的波束数；

基于个时域输出数据块形成第一输出信号。

在本申请的一个实施例中，在空时自适应处理模块205中，每个频点的输出信号表示为：

其中，表示指向第/>颗卫星波束的在第/>快拍的第/>个频点的输出信号；表示第/>个频点的对应第/>颗卫星的抗干扰权值；/>表示第/>快拍的第/>个频点的预处理后的频域信号。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维自适应抗干扰方法，其特征在于，包括：

获取第一路数字基带信号，以及对所述第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号；

对第一路数字基带信号处理的过程：对每路数字基带信号进行/>级延时处理，得到每路/>级延时信号；/>；

将所述每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号；其中，加窗过程中的窗函数为Blackman窗函数；

利用分段门限对所述频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号；

所述利用分段门限对所述频域信号进行预处理，并对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号，包括：对所述频域信号中频点的幅度超出分段门限阈值的值进行限幅，得到预处理后的频域信号；基于所述预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，再将所述与每个频点对应的抗干扰权值向量的共轭转置与每个频点的空时向量信号相乘，得到抗干扰后的每个频点的输出信号；

将每个频点的输出信号按频率的序号排列为频域数据块，并利用IFFT变换将所述频域数据块变换到时域，形成第一输出信号；

采取所述对第一M路数字基带信号处理的过程处理第二M路数字基带信号，形成第二输出信号；

将所述第一输出信号延迟预设时长后与所述第二输出信号相加，得到输出信号。

2.如权利要求1所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，为阵列天线的阵元数量；

所述将所述每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号，包括：

选取所述每路级延时信号中，每级延迟后的连续/>个采样点作为一个数据块；所述/>级延时信号的延时抽头数为/>，每路输出/>个数据块，/>个阵元共输出/>个数据块；所述/>个数据块在时域上共取/>个快拍；

利用Blackman窗函数对所述个数据块分别进行加窗处理，得到加窗后的/>个时域数据；

将所述加窗后的个时域数据分别进行 FFT变换，得到所述频域信号。

3.如权利要求2所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，阵元输出的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为/>、、…、/>；/>，/>；

阵元输出的第/>快拍的/>级延时信号中第一级、第二级、…、第/>级延迟后的连续/>个采样点的数据块分别为/>、/>、…、/>；，/>。

4.如权利要求1所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，所述基于所述预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，包括：

基于预处理后的频域信号，通过空时频自适应抗干扰算法计算每个频点的空时自相关矩阵；

基于每个频点所对应的空时自相关矩阵，计算频点对应第/>颗卫星的抗干扰权值向量。

5.如权利要求4所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，所述每个频点的空时自相关矩阵表示为：

其中，表示第/>个频点对应的第/>个空时向量信号，/>表示/>的共轭转置；/>表示第/>快拍，/>为快拍数。

6.如权利要求1所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，所述预处理后的频域信号中每个频点的幅值表示为：

其中，表示预处理后的频域信号，/>表示预处理后的频域信号中每个频点的幅值；/>表示频域信号，/>表示频域信号中每个频点的幅值；/>表示门限值；/>表示第/>个频点，/>表示采样点的数量；/>表示频域信号的平均功率。

7.如权利要求1所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，所述利用IFFT变换将所述频域数据块变换到时域，形成第一输出信号，包括：

将每个所述频域数据块进行个采样点的 IFFT变换，得到每个所述频域数据块的/>个采样点的时域输出数据块；所述时域输出数据块的数量为/>，/>表示采样点的数量；L为快拍数；I为接收卫星的波束数；

基于个时域输出数据块形成所述第一输出信号。

8.如权利要求1-7任一项所述的三维自适应抗干扰方法，其特征在于，所述每个频点的输出信号表示为：

其中，表示指向第/>颗卫星波束的在第/>快拍的第/>个频点的输出信号；/>表示第/>个频点的对应第/>颗卫星的抗干扰权值；/>表示第/>快拍的第/>个频点的预处理后的频域信号。

9.一种三维自适应抗干扰装置，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取第一路数字基带信号，以及对所述第一/>路数字基带信号延迟预设时长获取第二/>路数字基带信号；

延时抽头模块，用于对第一路数字基带信号和第二M路数字基带信号的每路数字基带信号进行/>级延时处理，得到每路/>级延时信号；

FFT模块，用于将所述每路级延时信号加窗后变换到频域，得到频域信号；其中，加窗过程中的窗函数为Blackman窗函数；

窄带干扰抑制模块，用于利用分段门限对所述频域信号进行预处理；

空时自适应处理模块，用于对预处理后的频域信号进行空时自适应处理，得到每个频点的输出信号；

所述空时自适应处理模块，具体用于：对所述频域信号中频点的幅度超出分段门限阈值的值进行限幅，得到预处理后的频域信号；基于所述预处理后的频域信号在每个频点通过空时频自适应抗干扰算法得到与每个频点对应的抗干扰权值向量，再将所述与每个频点对应的抗干扰权值向量的共轭转置与每个频点的空时向量信号相乘，得到抗干扰后的每个频点的输出信号；

IFFT模块，每个频点空时自适应处理后的输出信号按频率序号排列，组成频域信号，对其进行IFFT运算，得到第一输出信号和第二输出信号；

信号合路输出模块，用于将所述第一输出信号延迟预设时长后与所述第二输出信号相加，得到输出信号。