[发明专利]一种动态环境下非平稳干扰的抑制方法及系统

摘要

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。

主权项

1.一种动态环境下非平稳干扰的抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：对用阵列天线接收到的信号白化处理并进行时频分析，估计干扰的波达方向DOA；步骤1.1：求取接收信号矢量的白化矩阵W；具体方法是：步骤1.1.1求取接收信号矢量的自相关矩阵Rx，Rx＝E{x(n)xH(n)}，其中，x(n)表示在时间点n时刻的接收信号矢量；步骤1.1.2对自相关矩阵进行特征分解；Rx＝ΦΛΦH＝Φdiag[λ1,λ2,…,λP]ΦH其中，Λ是由R_x的前P阶特征值组成的对角矩阵，即Λ＝diag[λ₁,λ₂,…,λ_P]，λ₁,λ₂,…,λ_P为自相关矩阵的前P阶特征值，Φ为特征值所对应的特征矢量组成的矩阵，步骤1.1.3：根据特征分解所得到的特征值和特征向量求取接收信号矢量的白化矩阵；式中为接收机噪声方差；步骤1.2：用白化矩阵将接收信号矢量白化，z(n)＝Wx(n)，z(n)为白化后的接收信号矢量，用Wigner‑Ville变换求取时频分布，得到优化后的时频分布图；步骤1.3：从优化后的接收信号时频分布图中遴选自源点，具体为：步骤1.3.1求取白化后接收信号矢量的STFD矩阵序列；n为时间点，ω为归一化频率，l表示偏移量，L表示时频分析中所取的数据段长度；步骤1.3.2在每一个时频点(n,ω)，计算在该时频点的STFD矩阵的迹，设为ζ，有ζ＝Trace(E{Dzz(n,ω)})/L其中，L为时频分析中所取的数据段长度；步骤1.3.3设置门限εTH选出自源点；当时频点STFD矩阵的迹ζ＞εTH时，0.1≤εTH≤0.3，则此矩阵对应的时频点为自源点；步骤1.4：估计干扰入射方向；步骤1.4.1：将各自源点对应的STFD矩阵进行特征分解，获得特征向量，矩阵为M维矩阵，对其进行特征值分解得到M个特征值λ₁，λ₂…λ_i…λ_M，及对应的特征向量t₁,t₂…t_i…t_M；步骤1.4.2：利用MUSIC算法构造空间谱估计：其中，a(θ)＝exp(‑j2πfdcosθ/c),f为入射信号频率，d为阵元间距，θ为入射信号与天线阵夹角，c为光速；将信号入射角θ从0度到180度变化，所得空间谱的谱峰即是干扰信号入射方向；步骤2：动态环境下抑制干扰；步骤2.1：不考虑零陷扩展，求取静态或低速情况下针对接收信号矢量的协方差矩阵，式中省去了有用信号项，x(n)为在时间点n时刻的接收信号矢量，θ_i、a_i(θ_i)、r_i分别为第i个干扰的入射方向、导向矢量、干扰功率，为接收机噪声方差，I为单位矩阵；步骤2.2：求取不考虑零陷扩展时协方差矩阵在MVDR准则约束下的最优权值其中，h为有用信号的在阵列天线上的导向矢量，采用MVDR准则的特殊情况简单约束，则h＝[1,0,L,0]T，维度为M；步骤2.3：根据最小方差准则，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：minf(w)＝||w‑w0||2s.t.wHQw＝ε        (12)w为零限扩展之后的权值，为平均矩阵，表示对干扰入射角变量积分求平均获得的干扰入射方向导向矢量协方差矩阵,为在变化区间内的概率密度函数，为干扰入射角，为第i个干扰的导向矢量，ε为预期的零陷深度，是一个极小值；步骤2.4：求解零陷加宽后的最优权值w；步骤2.5：滤波，在获得最优权值w之后，对接收信号矢量进行矢量加权，即阵列滤波，在动态环境下消除干扰。