[发明专利]一种动态环境下非平稳干扰的抑制方法及系统

说明书

本发明公开了一种动态环境下非平稳干扰的抑制方法，包括以下步骤；1、对用阵列天线接收到的信号进行时频分析，估计干扰的波达方向DOA；2、在动态环境下抑制干扰。本发明同时公开了一种动态环境下非平稳干扰的抑制系统，包括以下模块：干扰波达方向估计模块；时频分析子模块，自源点遴选子模块，动态环境干扰抑制模块；本发明可以清晰的从信号的时频分布图中选出干扰信号的自源点，用自源点对应的时频分布矩阵作干扰信号DOA估计，依据DOA估计结果进行零陷扩展，可以实现消除动态环境下的非平稳干扰的效果。

技术领域

本发明主要涉及到信号处理领域，特指一种动态环境下非平稳干扰的抑制方法及系统。

背景技术

战场环境下，接收机容易受到非平稳干扰和载体振动的影响。对于非平稳干扰，使用处理平稳干扰的方法处理效果不好，文献1“D C Ricks,P G Cifuentes,J SGoldstein.What is Optimal Processing for Nonstationary Data[C].Pacific Grove,CA:34th Asilomar Conference on Signals,Systems,and Computers,2000,11,656-661”对此进行了分析和仿真。接收机载体振动引起的结果是：在权值更新的时间间隔内，干扰入射方向容易移出原零陷位置，致使抗干扰处理之后的干扰残余较大。

运用现有技术处理以上问题主要步骤可归纳为两大步骤：一、对接收信号进行时频分析，在时频分布图上找出干扰信号对应的时频点，称之为自源点，算出自源点对应的空时频分布(STFD:Spatial Temporal Frequency Distribution)矩阵序列，该矩阵见于文献2“Adel Belouchrani,Moeness G.Amin.Blind Source Separation Based on Time–Frequency Signal Representations[J].IEEE Transactions on Signal Processing,1998,46(11):2888-2897”之中，用空间谱方法如MUSIC算法分析该矩阵序列，即可估计出干扰的波达方向(DOA:Direction Of Arrival)；二、在获取干扰信号DOA的条件下，可在干扰方向形成零陷并且扩展零陷宽度，从而应对载体的振动，根据最小方差准则，可用文献3“Meng Hua Er.Linear Antenna Array Pattern Synthesis with Prescribed BroadNulls[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,1990,38(9):1496-1498.”的方法将零陷展宽下抗干扰转化为基于接收信号矢量协方差矩阵的二次约束问题。通过以上处理即可在动态环境下消除非平稳干扰。具体步骤为：

一、干扰方向估计

现以GPS信号接收为例进行分析，采用何种导航信号对于抗干扰而言，处理方法相同。接收机接收到的信号由信号、白噪声和干扰组成。对于用阵列天线接收到的信号，其数学形式可以表示为

其中s(t)，S表示GPS信号的天线阵响应；y_i(t)，a_i分别表示第i个干扰及其天线阵列响应。设有P个干扰从不同方向入射。干扰带宽相对于载频来说可以看作窄带信号，不同阵元接收到信号的相位差仅仅取决于信号入射方向，认为不同阵元间接收信号的时差内信号频率不会发生变化。v(t)是均值为零的加性高斯白噪声。

为方便分析，按照文献2的方法，将干扰幅度提取到空间加权矢量之前，使干扰能量归一化，如下式所示