一种消除电磁干扰的方法及系统与流程

本发明涉及电磁耦合领域，更具体的说，涉及一种消除电磁干扰的方法及系统。

背景技术：

线缆网络通过场线电磁耦合效应会产生各种电磁干扰，电磁干扰会影响设备的工作性能。当处于电磁干扰环境中时，需要对设备进行电磁防护，以防止电磁干扰影响设备的正常工作。

一般情况下，可以通过加装抗干扰滤波器的方式来滤除干扰。但是对于已经成型的设备，由于设备已经成型，不能再加装其他设备了。因此，对于已成型的设备，现有技术无法滤除电磁干扰。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种消除电磁干扰的方法及系统，以解决现有技术中无法滤除已成型的设备的电磁干扰的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种消除电磁干扰的系统，包括：

第一电缆、第二电缆和处理器；其中，所述第一电缆和所述第二电缆为同构电缆；所述处理器位于所述第一电缆和所述第二电缆的输出端；

所述第一电缆，用于传输第一信号；其中，所述第一信号为有用信号以及经过电磁耦合产生的干扰信号的混合信号；

所述第二电缆，用于传输第二信号；其中，所述第二信号包括所述干扰信号；

所述处理器，用于接收以及根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。

优选地，所述处理器用于根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号时，具体用于：

根据所述第一信号、所述第二信号以及预设滤波公式，滤除所述第一信号中的所述干扰信号，得到所述有用信号；

其中，所述预设滤波公式中包括滤波器参数。

优选地，所述滤波器参数的生成过程包括：

获取预设参数；其中，所述预设参数包括输入矢量参数和初始滤波器参数；

根据所述预设参数，计算得到滤波器输出量以及所述滤波器输出量相对于所述滤波器输出量的期望值的误差值；

根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值；

将计算得到的包括有具体数值的初始滤波器参数作为所述滤波器参数。

优选地，根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数，包括：

根据所述滤波器输出量、所述误差值、最小均方误差准则以及正则方程，计算得到所述初始滤波器参数的数值。

一种消除电磁干扰的方法，包括：

第一电缆传输第一信号；其中，所述第一信号为有用信号以及经过电磁耦合产生的干扰信号的混合信号；所述第一电缆和所述第二电缆为同构电缆；

第二电缆传输第二信号；其中，所述第二信号包括所述干扰信号；

处理器接收以及根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。

优选地，所述处理器根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号，包括：

根据所述第一信号、所述第二信号以及预设滤波公式，滤除所述第一信号中的所述干扰信号，得到所述有用信号；

其中，所述预设滤波公式中包括滤波器参数。

优选地，所述滤波器参数的生成过程包括：

获取预设参数；其中，所述预设参数包括输入矢量参数和初始滤波器参数；

根据所述预设参数，计算得到滤波器输出量以及所述滤波器输出量相对于所述滤波器输出量的期望值的误差值；

根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值；

将计算得到的包括有具体数值的初始滤波器参数作为所述滤波器参数。

优选地，根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值，包括：

根据所述滤波器输出量、所述误差值、最小均方误差准则以及正则方程，计算得到所述初始滤波器参数的数值。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种消除电磁干扰的方法及系统，本发明中除了设置有第一电缆外，还设置有传输干扰信号的第二电缆，并且在第一电缆和第二电缆的输出端设置有处理器，进而处理器就能够根据第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。本发明中只需要将第一电缆和第二电缆传输的信号传输到处理器中即可，不需要在已成型设备中安装抗干扰滤波器，进而也不会改变已成型的设备的结构，并且还能够滤除电磁干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种消除电磁干扰的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于消除电磁干扰的系统的方法的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种消除电磁干扰的方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种消除电磁干扰的系统，参照图1，可以包括：

第一电缆101、第二电缆102和处理器103；其中，所述第一电缆101和所述第二电缆102为同构电缆；所述处理器103位于所述第一电缆和所述第二电缆的输出端。

第一电缆101和第二电缆102为同构电缆，是指第一电缆101和第二电缆102的结构相同。第一电缆101和第二电缆102安装在同一个线缆束中。第一电缆101可以等效为接收天线1，第二电缆102可以等效为接收天线2。

第一电缆101通常可以为图像传输线缆、控制信号线缆及参数返回信号线缆等，传输低电平信号的易受场线耦合效应干扰的线缆束，线缆可为多种结构，如多芯、同轴、多绞等。

第二电缆102可以为单独设计的电缆，也可以为线缆束中不传输信号的无定义线缆。

其中，所述第一电缆101，用于传输第一信号，所述第一信号为有用信号以及经过电磁耦合产生的干扰信号的混合信号；

所述第二电缆102，用于传输第二信号，其中，所述第二信号包括所述干扰信号；

所述处理器103，用于接收以及根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。

具体的，本实施中，第二电缆102需要与第一电缆101集成，并通过同一连接器端口接入处理器103中。其中，处理器103可以为数字信号处理DSP系统，DSP首先采集连接器各接点的信号，并区分出第二电缆102传输的干扰信号以及第一电缆101传输的第一信号。本实施例中，第一电缆101、第二电缆102以及处理器103的工作过程包括：

当系统处于复杂的电磁环境中时，第一电缆101传输包括有用信号以及经过电磁耦合产生的干扰信号的第一信号，第二电缆102传输的是单纯的经过电磁耦合产生的干扰信号，两种信号同时传输到处理器103。处理器103根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。

其中，有用信号为功能性信号，功能性信号可以为航天控制信号等信号。

本实施例中，除了设置有第一电缆外，还设置有传输干扰信号的第二电缆，并且在第一电缆和第二电缆的输出端设置有处理器，进而处理器就能够根据第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。本发明中只需要将第一电缆和第二电缆传输的信号传输到处理器中即可，不需要在已成型设备中安装抗干扰滤波器，进而也不会改变已成型的设备的结构，并且还能够滤除电磁干扰。

可选的，在上述实施例的基础上，所述处理器用于根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号时，具体用于：

根据所述第一信号、所述第二信号以及预设滤波公式，滤除所述第一信号中的所述干扰信号，得到所述有用信号；

其中，所述预设滤波公式中包括滤波器参数。预设滤波公式为LMS算法。

具体的，处理器103中有噪声抵消系统，可以从叠加了干扰信号中检测和提取出有用信号。处理器103根据预设滤波公式，以干扰信号为处理对象，将干扰信号抑制掉或者是进行非常大的衰减，以提高信号传递和接收的信噪比，并且还能够得到有用信号。

其中，预设滤波公式为：

Output＝2*(S+I)-W*I。

其中，Output表示输出的有用信号，S为第一信号，I为第二信号，W为滤波器参数。

当确定了滤波器参数，就能够根据上述公式滤除干扰信号，得到有用信号。

可选的，在本实施例的基础上，参照图2，滤波器参数的生成过程包括：

S11、获取预设参数；

其中，所述预设参数包括输入矢量参数和初始滤波器参数。

输入矢量参数可以为：

X(n)＝[x(n)x(n-1)…x(n-M+1)]^T

滤波器参数为：

W(n)＝[ω1(n)ω2(n)…ωM(n)]^T

其中，滤波器参数也可以称为加权矢量参数。滤波器参数中的各个参数的值待定，还未计算出来。

另外，输入矢量参数是技术人员根据具体使用场景进行设定的。

S12、根据所述预设参数，计算得到滤波器输出量以及所述滤波器输出量相对于所述滤波器输出量的期望值的误差值；

其中，滤波器输出量的计算公式为：

所述滤波器输出量相对于所述滤波器输出量的期望值的误差值的计算公式为：

e(n)＝d(n)-y(n)＝d(n)-W^T(n)X(n)

其中，d(n)为所述滤波器输出量的期望值。

S13、根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值；

可选的，在本实施例的基础上，步骤S13可以包括：

根据所述滤波器输出量、所述误差值、最小均方误差准则以及正则方程，计算得到所述初始滤波器参数的数值。

具体的，

根据最小均方误差准则，最佳的滤波器参量应使得性能函数——均方误差

V(W)＝E[e²(n)]为最小。

假设输入矢量参数X(n)和所述滤波器输出量的期望值d(n)是联合平稳过程，那么在时刻n的均方误差是加权矢量的二次函数，其表达式为：

在滤波器参数W(n)是常数矢量的情况下，有

E[d²(n)]-2P^TW(n)+W^T(n)RxW(n)

其中，是所述滤波器输出量的期望值d(n)的方差，P＝E[d(n)X(n)]是输入矢量参数X(n)和d(n)的互相关矢量，Rx＝E[X(n)X^T(n)]是输入矢量参数X(n)的自相关矩阵，具体可表示为：

P＝E[d(n)x(n)d(n)x(n-1)…d(n)x(n-M+1)]^T

LMS算法中采用最小均方误差准则，当期望E[e(n)X(n)]＝0时，得到最佳权矢量Wopt，它一定满足正则方程：

RxWopt＝P

当Rx为满秩时(即|Rx|≠0)，正则方程有唯一解：

这个解称为维纳解，即计算得到的初始滤波器参数的数值。

当W＝Wopt时，均方误差性能函数最小值(即最小均方误差)等于

上式表示的E[e²(n)]min称为维纳误差。

需要说明的是，当滤波器工作在平稳随机过程的环境下，滤波器参数经过自适应调节，可以实现最佳滤波。

S14、将计算得到的包括有具体数值的初始滤波器参数作为所述滤波器参数。

本实施例中，给出了滤波器参数的具体生成过程，进而能够根据生成的滤波器参数来进行滤波。

可选的，在上述消除电磁干扰的系统的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种消除电磁干扰的方法，参照图3，可以包括：

S11、第一电缆传输第一信号；其中，所述第一信号为有用信号以及经过电磁耦合产生的干扰信号的混合信号；所述第一电缆和所述第二电缆为同构电缆；

S12、第二电缆传输第二信号；其中，所述第二信号包括所述干扰信号；

S13、处理器接收以及根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。

本实施例中，除了设置有第一电缆外，还设置有传输干扰信号的第二电缆，并且在第一电缆和第二电缆的输出端设置有处理器，进而处理器就能够根据第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号。本发明中只需要将第一电缆和第二电缆传输的信号传输到处理器中即可，不需要在已成型设备中安装抗干扰滤波器，进而也不会改变已成型的设备的结构，并且还能够滤除电磁干扰。

需要说明的是，本步骤中各个步骤的具体解释说明，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

可选的，在上述消除电磁干扰的方法的实施例的基础上，所述处理器根据所述第一信号和所述第二信号，提取出所述第一信号中的所述有用信号，包括：

根据所述第一信号、所述第二信号以及预设滤波公式，滤除所述第一信号中的所述干扰信号，得到所述有用信号；

其中，所述预设滤波公式中包括滤波器参数。

进一步，参照图2，所述滤波器参数的生成过程包括：

获取预设参数；其中，所述预设参数包括输入矢量参数和初始滤波器参数；

根据所述预设参数，计算得到滤波器输出量以及所述滤波器输出量相对于所述滤波器输出量的期望值的误差值；

根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值；

将计算得到的包括有具体数值的初始滤波器参数作为所述滤波器参数。

进一步，根据所述滤波器输出量以及所述误差值，计算得到所述初始滤波器参数的数值，包括：

根据所述滤波器输出量、所述误差值、最小均方误差准则以及正则方程，计算得到所述初始滤波器参数的数值。

本实施例中，给出了滤波器参数的具体生成过程，进而能够根据生成的滤波器参数来进行滤波。

需要说明的是，本步骤中各个步骤的具体解释说明，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。