一種綜合的dme脈沖干擾抑制方法
【專利摘要】一種綜合的DME脈沖干擾抑制方法。其包括輸入接收機接收到的信號，并計算輸入信號的干擾占空比；當(dāng)輸入信號的干擾占空比小于門限值γ時，采用時頻混合濾波方法進行DME脈沖干擾抑制；當(dāng)輸入信號的干擾占空比大于門限值γ時，采用參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法進行DME脈沖干擾抑制等步驟。本發(fā)明提供的綜合的DME脈沖干擾抑制方法的有益效果：本方法結(jié)合了傳統(tǒng)的DME脈沖干擾抑制方法及參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法，可以針對不同脈沖干擾占空比的干擾場景自適應(yīng)選擇合適的方法進行干擾抑制，綜合考慮了干擾抑制性能和算法的計算復(fù)雜度，有一定的實用價值。
【專利說明】-種綜合的DME脈沖干擾抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于脈沖干擾抑制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種綜合的DME脈沖干擾抑制方 法。

【背景技術(shù)】
[0002]GPSL5信號、GalileoE5信號和北斗B2信號都是未來全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global NavigationSatelliteSystem,GNSS)的重要組成部分，聯(lián)合其他的衛(wèi)星信號應(yīng)用于有關(guān) 生命安全（SafetyofLife，SoL)的服務(wù)中，將在民航領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。但是 在GNSS的建設(shè)和發(fā)展過程中會遇到與現(xiàn)有的航空無線電設(shè)備的電磁兼容問題，例如GPS L5、GalileoE5和北斗B2信號的工作頻帶與航空無線電導(dǎo)航服務(wù)（AeronauticalRadio NavigationServices,ARNS)頻帶相重疊，同時ARNS頻帶已經(jīng)被許多系統(tǒng)占用，因此在這 些系統(tǒng)中，距離測量設(shè)備（DistanceMeasuringEquipment,DME)發(fā)射的大功率脈沖信號是 影響GNSS信號的主要因素。以GPSL5為例，其中心頻率為1176. 45MHz，DME的工作頻帶為 962-1213MHZ，當(dāng)機載DME詢問器工作在信道64-126X模式時，地面DME應(yīng)答機的轉(zhuǎn)發(fā)頻率 將位于1151-1213MHZ范圍內(nèi)，因此覆蓋GPSL5的頻帶范圍。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，典型的衛(wèi) 星信號傳輸功率為50W，DME地面站臺傳輸功率最高可達2kW，相比而言，飛機離衛(wèi)星較遠而 離地面DME站臺較近。在飛機飛行過程中，來自地面DME站臺的大功率脈沖進入機載GNSS 接收機會降低接收機的信干噪比，如果不進行任何干擾抑制處理，很可能會影響接收機對 衛(wèi)星信號的捕獲，從而使接收機跟蹤環(huán)不能收斂，結(jié)果造成解碼困難。尤其當(dāng)飛機飛得越高 時，障礙物的減少使得可見DME站臺增多，接收到的脈沖干擾信號越多，對接收機正常工作 的影響更嚴(yán)重。因此有必要研究GNSS中DME脈沖干擾抑制方法。
[0003] 現(xiàn)有的DME干擾抑制方法主要分為以下幾類：時域消隱法，頻域陷波濾波法，時頻 混合濾波法和基于小波包變換的方法。其中時域消隱法是最為常用的脈沖干擾抑制方法， 它通過在時域?qū)⒊^預(yù)設(shè)門限的接收信號置零來消除干擾，但當(dāng)脈沖干擾密度升高時，時 域消隱法將濾除大量的脈沖干擾，同時也損失大量的有用衛(wèi)星信號。頻域陷波濾波法將信 號轉(zhuǎn)換到頻域并在頻域設(shè)置門限來濾除干擾，但同時也濾除掉干擾頻率處的有用信號。時 頻混合濾波法首先將接收衛(wèi)星信號通過一個時域滑動窗口進行時域脈沖干擾檢測，當(dāng)檢測 到DME脈沖對干擾時，將檢測窗口內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換到頻域進行濾波，最后將濾波后的信號代 替原始檢測窗口內(nèi)的信號作為輸出，此方法相比前兩種方法能保存更多的有用信號。與前 三類方法不同的是，基于小波包變換的方法是將接收信號變換到小波系數(shù)域，在小波系數(shù) 域設(shè)定門限檢測和濾除干擾。雖然上述這些方法在脈沖干擾信號密度較低時有較好的性 能，但是，隨著脈沖干擾信號密度的升高，這些方法的性能嚴(yán)重下降，因此很有必要研究一 種在脈沖干擾密度較高情況下仍有較好性能的DME脈沖干擾抑制方法。此外，由于在實際 環(huán)境中，接收信號的脈沖干擾環(huán)境并非預(yù)先知道，因此有必要對脈沖干擾的密度進行評估， 并且考慮到干擾抑制方法的性能和計算復(fù)雜度，有必要研究出一種綜合的脈沖干擾抑制方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種綜合的DME脈沖干擾抑制方 法，其使得接收機根據(jù)不同的DME干擾占空比自適應(yīng)選擇合適的干擾抑制方法，從而得到 較好的干擾抑制性能，使得接收機正常捕獲衛(wèi)星信號。
[0005] 為了達到上述目的，綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于，其包括按順序進 行的下列步驟：
[0006] (1)輸入接收機接收到的信號，并計算輸入信號的干擾占空比；
[0007] (2)當(dāng)輸入信號的干擾占空比小于門限值γ時，采用時頻混合濾波方法進行DME 脈沖干擾抑制；
[0008] (3)當(dāng)輸入信號的干擾占空比大于門限值Y時，采用參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合 方法進行DME脈沖干擾抑制。
[0009] 在步驟⑴中，所述的干擾占空比的計算由消隱占空比來表征，消隱占空比定義 為大于時域消隱門限的樣本數(shù)占總樣本數(shù)的比例。
[0010] 在步驟（3)中，所述的參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法包括按順序進行的下列步 驟：
[0011]a.對步驟⑴輸入的信號在時域用滑動的時間長度為25μs的窗口進行DME脈沖 干擾檢測，當(dāng)檢測到信號的幅度高于預(yù)定門限時，表明檢測窗口范圍內(nèi)有干擾，進行后續(xù)的 干擾抑制處理，否則不進行處理而直接輸出無干擾信號；
[0012] b.判斷檢測到干擾的窗口內(nèi)的脈沖對是否發(fā)生混疊且波形是否完整，如果檢測窗 口內(nèi)的脈沖對不混疊且波形完整，則利用基于參數(shù)估計方法進行脈沖干擾抑制而得到干擾 抑制后的輸出信號，否則將窗口內(nèi)的脈沖對數(shù)據(jù)保存為有混疊脈沖干擾區(qū)域的暫存數(shù)據(jù)， 并且記下檢測窗口的位置；滑動檢測窗口，重復(fù)步驟a、b直至得到最終的有混疊脈沖干擾 區(qū)域的暫存數(shù)據(jù)和相應(yīng)的檢測窗口的位置。
[0013]c.對最終有混疊脈沖干擾區(qū)域的暫存數(shù)據(jù)進行連通性分析，假設(shè)暫存數(shù)據(jù)中任意 兩個相鄰窗口的間距小于一定的距離，則將此兩個窗口連通后的區(qū)域作為新的有混疊脈沖 干擾區(qū)域，否則，保留原來有混疊脈沖干擾區(qū)域的位置；
[0014]d.對上述連通后的有混疊脈沖干擾區(qū)域進行基于小波包變換的DME脈沖干擾抑 制，最后得到干擾抑制后的輸出信號，其中小波包變換選擇的是5級dmey小波包變換。
[0015] 在步驟b中，所述的判斷檢測窗口內(nèi)的脈沖對是否混疊的方法是通過頻域的峰值 個數(shù)來進行，當(dāng)峰值個數(shù)為1時，代表只有一個DME信號源，即不混疊；當(dāng)峰值個數(shù)大于1 時，代表檢測窗口內(nèi)DME信號源的個數(shù)大于1，表明有混疊。
[0016] 在步驟b中，所述的判斷檢測窗口內(nèi)脈沖波形是否完整的方法是根據(jù)檢測窗口內(nèi) 脈沖對的兩個高斯脈沖的脈寬之比進行。
[0017] 在步驟b中，所述的基于參數(shù)估計方法是：用一個時間長度為25μs的時域檢測 窗口進行干擾檢測，如果檢測到干擾，則將檢測窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)范圍確定為感興趣區(qū)域，利用 DME脈沖對波形已知的特點在感興趣區(qū)域?qū)邮盏降腄ME脈沖對進行頻率、時延和復(fù)幅度 的估計，最后在時域中減去所估計的DME脈沖對以實現(xiàn)干擾抑制。
[0018] 本發(fā)明提供的綜合的DME脈沖干擾抑制方法的有益效果：本方法結(jié)合了傳統(tǒng)的 DME脈沖干擾抑制方法及參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法，可以針對不同脈沖干擾占空比 的干擾場景自適應(yīng)選擇合適的方法進行干擾抑制，綜合考慮了干擾抑制性能和算法的計算 復(fù)雜度，有一定的實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明提供的綜合的DME脈沖干擾抑制方法的實現(xiàn)框圖。
[0020] 圖2為接收脈沖對中存在部分混疊脈沖的時域圖。
[0021] 圖3為參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法抑制DME干擾的流程圖。
[0022] 圖4為不同占空比的干擾場景下不同DME干擾抑制方法捕獲性能的對比。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的綜合的DME脈沖干擾抑制方法進行 詳細(xì)說明。
[0024] -個基帶DME信號由高斯脈沖對組成，可表示為：
[0025] s(t) = i-2t2+e--2U-Atf (I)
[0026] 其中，α= 4. 5XIO11s'α的取值可保證每個高斯脈沖的半幅度寬度為3. 5μs。 At表示兩個高斯脈沖間隔，對于X模式，At= 12μs。在一段時間內(nèi)接收到來自M個DME 站臺的脈沖干擾信號的表達式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于，其包括按順序進行的下列步驟： (1) 輸入接收機接收到的信號，并計算輸入信號的干擾占空比； (2) 當(dāng)輸入信號的干擾占空比小于門限值Y時，采用時頻混合濾波方法進行DME脈沖 干擾抑制； (3) 當(dāng)輸入信號的干擾占空比大于門限值Y時，采用參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法 進行DME脈沖干擾抑制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于：在步驟（1)中， 所述的干擾占空比的計算由消隱占空比來表征，消隱占空比定義為大于時域消隱門限的樣 本數(shù)占總樣本數(shù)的比例。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于：在步驟（3)中， 所述的參數(shù)估計和小波包變換聯(lián)合方法包括按順序進行的下列步驟： a. 對步驟（1)輸入的信號在時域用滑動的時間長度為25 y s的窗口進行DME脈沖干擾 檢測，當(dāng)檢測到信號的幅度高于預(yù)定門限時，表明檢測窗口范圍內(nèi)有干擾，進行后續(xù)的干擾 抑制處理，否則不進行處理而直接輸出無干擾信號； b. 判斷檢測到干擾的窗口內(nèi)的脈沖對是否發(fā)生混疊且波形是否完整，如果檢測窗口內(nèi) 的脈沖對不混疊且波形完整，則利用基于參數(shù)估計方法進行脈沖干擾抑制而得到干擾抑制 后的輸出信號，否則將窗口內(nèi)的脈沖對數(shù)據(jù)保存為有混疊脈沖干擾區(qū)域的暫存數(shù)據(jù)，并且 記下檢測窗口的位置；滑動檢測窗口，重復(fù)步驟a、b直至得到最終的有混疊脈沖干擾區(qū)域 的暫存數(shù)據(jù)和相應(yīng)的檢測窗口的位置。 c. 對最終有混疊脈沖干擾區(qū)域的暫存數(shù)據(jù)進行連通性分析，假設(shè)暫存數(shù)據(jù)中任意兩個 相鄰窗口的間距小于一定的距離，則將此兩個窗口連通后的區(qū)域作為新的有混疊脈沖干擾 區(qū)域，否則，保留原來有混疊脈沖干擾區(qū)域的位置； d. 對上述連通后的有混疊脈沖干擾區(qū)域進行基于小波包變換的DME脈沖干擾抑制，最 后得到干擾抑制后的輸出信號，其中小波包變換選擇的是5級dmey小波包變換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于：在步驟b中，所 述的判斷檢測窗口內(nèi)的脈沖對是否混疊的方法是通過頻域的峰值個數(shù)來進行，當(dāng)峰值個數(shù) 為1時，代表只有一個DME信號源，即不混疊；當(dāng)峰值個數(shù)大于1時，代表檢測窗口內(nèi)DME信 號源的個數(shù)大于1，表明有混疊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于：在步驟b中，所 述的判斷檢測窗口內(nèi)脈沖波形是否完整的方法是根據(jù)檢測窗口內(nèi)脈沖對的兩個高斯脈沖 的脈寬之比進行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的綜合的DME脈沖干擾抑制方法，其特征在于，在步驟b中，所 述的基于參數(shù)估計方法是：用一個時間長度為25 y s的時域檢測窗口進行干擾檢測，如果 檢測到干擾，則將檢測窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)范圍確定為感興趣區(qū)域，利用DME脈沖對波形已知的 特點在感興趣區(qū)域?qū)邮盏降腄ME脈沖對進行頻率、時延和復(fù)幅度的估計，最后在時域中 減去所估計的DME脈沖對以實現(xiàn)干擾抑制。
【文檔編號】G01S19/21GK104316936SQ201410608053
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】吳仁彪, 李流麗, 王文益, 盧丹, 王璐 申請人:中國民航大學(xué)