北斗rdss导航型接收机窄带干扰检测与抑止方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卫星导航信号处理领域，特别是涉及一种北斗RDSS导航型接收 机窄带干扰检测与抑止方法。
【背景技术】
[0002] 现代通信技术中，直接序列扩频技术是卫星通信、军事通信中很有效的一种抗干 扰技术。由于具有较高的扩频增益，直扩系统对多种类型的干扰都具有较好的抑制性能。但 在实际系统中，往往受到带宽的限制，扩频增益不足以抑制大功率的窄带干扰。研究表明， 若在解扩处理前，应用窄带干扰抵消技术将干扰抑制掉，能够大大提高系统的抗干扰性能。
[0003] 北斗RDSS卫星导航系统采用直接序列扩频技术，但其抗电磁干扰的能力很弱。其 原因在于北斗卫星只有几十W的发射功率，要传播约30000km的距离才能达到地球表面。而 干扰机则离接收机要近得多，发射干扰功率也有可能大很多。而由信号功率与传播距离的 平方成反比可知干扰机信号功率很容易做到比北斗有用信号电平强许多倍。强功率干扰使 接收机中的相关器难于输出可检测的相关信号，从而使其频率跟踪环或码跟踪环不能锁定 或失锁，从而导致接收机不能正常工作。
[0004] 为了达到信号的抗干扰能力，我们采用时域自适应干扰抵消技术。在RDSS导航信 号的信道带宽受到限制，处理增益不可能太大时，时域自适应干扰抵消技术的抗干扰能力 非常突出。所谓自适应滤波是在部分信号特征未知的条件下，根据某种最佳准则，从由已知 信号特征决定的初始条件出发，按某种自适应算法进行递推，在完成一定次数的递推之后， 以统计逼近的方式，收敛于最佳解。引入自适应滤波抑制RDSS导航信号中的多窄带干扰的 必要性在于：
[0005] 1、由于RDSS信号相对占用了较宽的频带，因此受干扰的可能性也更大，特别是受 多窄带干扰的可能性也更大。虽然RDSS信号具有一定的抗窄带干扰能力，但在受到强窄带 干扰时，系统的性能将大为下降；
[0006] 2、在军事应用领域，由于RDSS信号相对占用了较宽的频带，因此受多窄带干扰和 宽带干扰攻击的可能性也更大，而且干扰环境可能是时变的。使用自适应抗干扰技术可以 提高系统地抗干扰能力，从而最大限度地增强系统的战术能力；
[0007] 3、RDSS信号的抗干扰能力由其扩频处理增益决定。处理增益是通过增加带宽实 现的。当达到一定程度时，进一步提高处理增益的代价很大，有时甚至是不可能的。此时， 自适应技术提供了一个代价较低的有效手段；
[0008] 4、由于干扰的大动态范围和时变性，干扰抑制必须相应采用自适应滤波，实时跟 踪捕获干扰，实现干扰对消，提高导航系统的抗干扰能力。
[0009] 时域自适应干扰抵消技术是最近几十年来世界各国研究较活跃的领域，它充分利 用干扰和信号特性的差异，依据某一准则（如：最大信噪比准则或最小均方误差准则）提取 自适应干扰抵消所需的参数，推导自适应滤波器控制权值，不断调整自身结构，实现自适应 抵消干扰、跟踪信号的目的。在直接序列扩频系统中，接收信号主要包括扩频信号、接收机 背景噪声及窄带干扰，由于窄带干扰具有强相关性，可以从其前后相邻的取样值估计出当 前窄带干扰的取值，而扩频信号和背景噪声是宽带信号，近似不相关，其当前值不能估计。 因此，能够采用自适应处理将具有强相关性的窄带干扰从当前接收的信号中抵消掉，而信 号由于其不相关则不能抵消。
[0010] 时域自适应干扰抵消技术要在直接序列扩频系统中发挥最佳性能，需要扩频信号 和背景噪声是宽带与信号采样带宽一致，以满足宽带信号条件。然而，对RDSS导航信号实 施时域自适应干扰抵消技术，有下面的实际困难：
[0011] 1、RDSS导航信号的信道带宽有限，不满足宽带条件，将严重影响抗干扰性能。
[0012] 2、由于实际信号的采样速率高，数据量大，对运算资源消耗很大，也不利于实现低 功耗设计。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的就是要克服现有技术的不足，提供一种北斗RDSS导航型接收机窄 带干扰检测与抑止方法，以解决时域自适应干扰抵消技术性能发挥不佳及能耗比过低的的 问题。
[0014] 本发明的基本思路是：北斗RDSS导航型接收机收到的信号主要包含扩频信号、接 收机背景噪声及窄带干扰，通过下变频、低通滤波、数据抽取的数据预处理手段，将信号变 化为零中频的宽带信号，以确保时域自适应干扰抵消技术的性能有效发挥。
[0015] 由于干扰信号通常为恒定信号、或频率缓慢变化的扫频信号，当自适应滤波完成 一定次数的递推之后，以统计逼近的方式，收敛于最佳解后，停止递推逼近。
[0016] 接着实施抗干扰滤波后的干扰检测，当重新检测到干扰信号后，再次启动自适应 滤波器的递推逼近功能，干扰滤除后的信号供接收机进行后续的同步、解扩等处理。
[0017] 为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种北斗RDSS导航型接收机 窄带干扰检测与抑止方法，包括以下步骤：
[0018] 第1步：下变频：
[0019] 对采样信号x(n)进行下变频变换，得到中心频率分别为0和2wlf的复信号d(n);
[0020] 第2步：低通滤波：
[0021] 对下变频变换结果d(n)低通滤波，滤除信号中，中心频率为2wlf的部分，剩余中心 频率为〇的部分f( n);
[0022] 第3步：数据抽取：
[0023] 对低通滤波结果f (η)数据抽取，在不改变频谱基本形状的情况下，将频率范围扩 展为[_π，+ Ji ]之间。
[0024] 第4步：自适应干扰抵消：
[0025] 利用基带处理中的观测量异常标志作为控制信号，一旦RDSS导航型接收机的基 带提取的观测量出现异常，启动自适应干扰抵消运算，以统计逼近的方式，向最佳解收敛。 当收敛于最佳解后，观测量将恢复正常，停止自适应干扰抵消运算。
[0026] 以下对本发明所采用的LMS自适应滤波技术做进一步说明。
[0027] 自适应滤波就是要寻找滤波器系数的最优解，使得均方误差可f七,]达到最 小。要使得对.? x 4]达到最小，就是五[6,,,x《i ]i「.= β成立。
[0028] 有，
I是输入序列的自相 关函数。
[0029] 表示为矩阵形式就是：
[0031] LMS算法提供了一种不需要求解输入序列自相关矩阵的方式，通过最陡下降原理 (梯度原理）进行求解。顾名思义，梯度法就是沿性能曲面的负梯度方向，即性能曲面最陡 方向向下搜索其最