一种基于内插FIR带通滤波与自适应陷波算法的罗兰C接收机信号处理方法及系统与流程

本发明属于长波授时领域，特别涉及该领域中的一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法及系统，可应用于罗兰c(eloran)接收机信号处理，也可在其它领域进行终端接收信号处理。

背景技术：

1、北斗卫星授时易受干扰和攻击、覆盖空间有限，而地基长波授时信号抗干扰能力强，将两者相结合，共同构建综合授时系统，可以互为补充与增强，形成天地一体、星地综合互备、立体交叉、分层保障的国家时频服务保障新格局。

2、长波授时信号在大气中传播会受到各种噪声和其他无线电信号的影响，包括白噪声以及其它频带内外的连续波干扰，现有技术主要是利用带通滤波和自适应滤波器对带外噪声进行滤除，而对带内噪声几乎没有进行处理。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法及系统。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法，其改进之处在于：先对包含噪声的信号进行内插带通滤波以滤掉带外噪声，对滤掉带外噪声的信号进行频谱分析后，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，得到去噪信号；或者先对包含噪声的信号进行频谱分析，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，对滤除带内连续波干扰的信号进行内插带通滤波，以滤掉带外噪声得到去噪信号。

4、进一步的，内插fir带通滤波器设计为：内插系数l＝10，设计带通滤波器的中心频率为1000khz，通带上截止频率为900khz，下截止频率为1100khz，阻带上截止频率800khz，下截止频率为1200khz，阶数为59阶；设计低通滤波器的通带截止频率为120khz，阻带截止频率为500khz，阶数为29阶；将经过上抽样的镜像带通滤波器与低通滤波器相级联，得到整体滤波器。

5、进一步的，自适应陷波处理包括如下步骤：干扰频点检测：将输入数据进行分段，每段m个数据，采用重叠保留法，重叠率为50％，分段长度为l，每段数据表示为：

6、xc(i，n)＝xl(i，n)+xint(i，n)n＝0，1，…(m-1)

7、i＝1，2，…l

8、上式中，xl(i，n)表示第i段第n个标准罗兰c信号的观测值，xint(i，n)是该位置处对应的干扰信号，对该段数据加窗进行平滑滤波，窗函数用ω(n)，n＝0，1，…，(m-1)表示，则：

9、xfil(i，n)＝xc(i，n)ω(n)n＝0，1，…(m-1)

10、i＝1，2，…l

11、第i段的功率谱表示为：

12、

13、l段数据的功率谱平均：

14、

15、标准的罗兰c信号中心频率为100khz，90％的能量集中在90-110khz的频带范围内，根据信号的功率谱分析，判断出干扰点的频点及干扰幅度，进而进行陷波处理；

16、陷波器为无限冲击响应数字滤波器，单一频率陷波器传递函数为：

17、

18、上式中，z1为滤波器的零点，为滤波器的共轭零点，p1为滤波器的极点，为滤波器的共轭极点，令：

19、

20、则：

21、

22、上式中，w0＝2πf0，f0为陷波器中心频率，ts为采样间隔，r为陷波器带宽参数。

23、一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理系统，其改进之处在于：包括fpga和双核arm9，fpga包括fft ip核、陷波器ip核和fir带通滤波器ip核，fpga与双核arm9之间采用axi总线通信，双核arm9为fpga提供系统时钟和复位信号，在双核arm9外围挂载axi接口来控制fft ip核的数据输入输出，经过fft ip核运算后，fft ip核将实时分析的频谱数据通过axi总线上传到双核arm9，双核arm9进行浮点运算得到陷波器的滤波系数，该滤波系数通过axi总线下发到陷波器ip核，陷波器ip核根据实时下发的滤波系数进行滤波运算。

24、进一步的，fft ip核包括axi总线接口、aclk时钟端和数据输出端；axi总线接口用于和双核arm9进行通讯，配置ip核参数，aclk时钟端使用a/d转换时钟作为ip核的驱动时钟，数据输出端输出经fft运算后的实、虚部值以及相应状态信息。

25、进一步的，陷波器ip核包括datain端、axi_aclk时钟端和dataout端，datain端输入待滤波a/d数据，axi_aclk时钟端使用a/d转换时钟作为陷波器ip核的驱动时钟，dataout端输出16位截断和32位全精度陷波后的两种数据。

26、进一步的，fir带通滤波器ip核预制带通滤波器系数，包括数据输入端，aclk时钟端和数据输出端，数据输入端输入待滤波数据，aclk时钟端使用a/d转换时钟，保持数据输出的同步，数据输出端输出滤波后的数据。

27、本发明的有益效果是：

28、本发明所公开的方法，将内插fir带通滤波与自适应陷波处理相结合，联合进行噪声抑制，可以有效抑制罗兰c(eloran)接收机传输过程中的主要噪声，完善了现有的噪声抑制技术。

29、本发明所公开的系统，可以高效准确的实施本发明方法。

技术特征：

1.一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法，其特征在于：先对包含噪声的信号进行内插带通滤波以滤掉带外噪声，对滤掉带外噪声的信号进行频谱分析后，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，得到去噪信号；或者先对包含噪声的信号进行频谱分析，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，对滤除带内连续波干扰的信号进行内插带通滤波，以滤掉带外噪声得到去噪信号。

2.根据权利要求1所述基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法，其特征在于，内插fir带通滤波器设计为：内插系数l＝10，设计带通滤波器的中心频率为1000khz，通带上截止频率为900khz，下截止频率为1100khz，阻带上截止频率800khz，下截止频率为1200khz，阶数为59阶；设计低通滤波器的通带截止频率为120khz，阻带截止频率为500khz，阶数为29阶；将经过上抽样的镜像带通滤波器与低通滤波器相级联，得到整体滤波器。

3.根据权利要求2所述基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理方法，其特征在于，自适应陷波处理包括如下步骤：

4.一种基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理系统，其特征在于：包括fpga和双核arm9，fpga包括fft ip核、陷波器ip核和fir带通滤波器ip核，fpga与双核arm9之间采用axi总线通信，双核arm9为fpga提供系统时钟和复位信号，在双核arm9外围挂载axi接口来控制fft ip核的数据输入输出，经过fft ip核运算后，fft ip核将实时分析的频谱数据通过axi总线上传到双核arm9，双核arm9进行浮点运算得到陷波器的滤波系数，该滤波系数通过axi总线下发到陷波器ip核，陷波器ip核根据实时下发的滤波系数进行滤波运算。

5.根据权利要求4所述基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理系统，其特征在于：fft ip核包括axi总线接口、aclk时钟端和数据输出端；axi总线接口用于和双核arm9进行通讯，配置ip核参数，aclk时钟端使用a/d转换时钟作为ip核的驱动时钟，数据输出端输出经fft运算后的实、虚部值以及相应状态信息。

6.根据权利要求4所述基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理系统，其特征在于：陷波器ip核包括datain端、axi_aclk时钟端和dataout端，datain端输入待滤波a/d数据，axi_aclk时钟端使用a/d转换时钟作为陷波器ip核的驱动时钟，dataout端输出16位截断和32位全精度陷波后的两种数据。

7.根据权利要求4所述基于内插fir带通滤波与自适应陷波算法的罗兰c接收机信号处理系统，其特征在于：fir带通滤波器ip核预制带通滤波器系数，包括数据输入端，aclk时钟端和数据输出端，数据输入端输入待滤波数据，aclk时钟端使用a/d转换时钟，保持数据输出的同步，数据输出端输出滤波后的数据。

技术总结
本发明公开了一种基于内插FIR带通滤波与自适应陷波算法的罗兰C接收机信号处理方法，先对包含噪声的信号进行内插带通滤波以滤掉带外噪声，对滤掉带外噪声的信号进行频谱分析后，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，得到去噪信号；或者先对包含噪声的信号进行频谱分析，再进行自适应陷波处理滤除带内连续波干扰，对滤除带内连续波干扰的信号进行内插带通滤波，以滤掉带外噪声得到去噪信号。本发明所公开的方法，将内插FIR带通滤波与自适应陷波处理相结合，联合进行噪声抑制，可以有效抑制罗兰C（eLoran）接收机传输过程中的主要噪声，完善了现有的噪声抑制技术。

技术研发人员：黄克功,乔喜梅,夏济根,王汉彬,李金奇,李俊一,杨艳军
受保护的技术使用者：中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8