一种综合的dme脉冲干扰抑制方法
【专利摘要】一种综合的DME脉冲干扰抑制方法。其包括输入接收机接收到的信号，并计算输入信号的干扰占空比；当输入信号的干扰占空比小于门限值γ时，采用时频混合滤波方法进行DME脉冲干扰抑制；当输入信号的干扰占空比大于门限值γ时，采用参数估计和小波包变换联合方法进行DME脉冲干扰抑制等步骤。本发明提供的综合的DME脉冲干扰抑制方法的有益效果：本方法结合了传统的DME脉冲干扰抑制方法及参数估计和小波包变换联合方法，可以针对不同脉冲干扰占空比的干扰场景自适应选择合适的方法进行干扰抑制，综合考虑了干扰抑制性能和算法的计算复杂度，有一定的实用价值。
【专利说明】-种综合的DME脉冲干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于脉冲干扰抑制【技术领域】，特别是涉及一种综合的DME脉冲干扰抑制方 法。
【背景技术】
[0002]GPSL5信号、GalileoE5信号和北斗B2信号都是未来全球导航卫星系统（Global NavigationSatelliteSystem,GNSS)的重要组成部分，联合其他的卫星信号应用于有关 生命安全（SafetyofLife，SoL)的服务中，将在民航领域中具有广泛的应用前景。但是 在GNSS的建设和发展过程中会遇到与现有的航空无线电设备的电磁兼容问题，例如GPS L5、GalileoE5和北斗B2信号的工作频带与航空无线电导航服务（AeronauticalRadio NavigationServices,ARNS)频带相重叠，同时ARNS频带已经被许多系统占用，因此在这 些系统中，距离测量设备（DistanceMeasuringEquipment,DME)发射的大功率脉冲信号是 影响GNSS信号的主要因素。以GPSL5为例，其中心频率为1176. 45MHz，DME的工作频带为 962-1213MHZ，当机载DME询问器工作在信道64-126X模式时，地面DME应答机的转发频率 将位于1151-1213MHZ范围内，因此覆盖GPSL5的频带范围。在卫星导航系统中，典型的卫 星信号传输功率为50W，DME地面站台传输功率最高可达2kW，相比而言，飞机离卫星较远而 离地面DME站台较近。在飞机飞行过程中，来自地面DME站台的大功率脉冲进入机载GNSS 接收机会降低接收机的信干噪比，如果不进行任何干扰抑制处理，很可能会影响接收机对 卫星信号的捕获，从而使接收机跟踪环不能收敛，结果造成解码困难。尤其当飞机飞得越高 时，障碍物的减少使得可见DME站台增多，接收到的脉冲干扰信号越多，对接收机正常工作 的影响更严重。因此有必要研究GNSS中DME脉冲干扰抑制方法。
[0003] 现有的DME干扰抑制方法主要分为以下几类：时域消隐法，频域陷波滤波法，时频 混合滤波法和基于小波包变换的方法。其中时域消隐法是最为常用的脉冲干扰抑制方法， 它通过在时域将超过预设门限的接收信号置零来消除干扰，但当脉冲干扰密度升高时，时 域消隐法将滤除大量的脉冲干扰，同时也损失大量的有用卫星信号。频域陷波滤波法将信 号转换到频域并在频域设置门限来滤除干扰，但同时也滤除掉干扰频率处的有用信号。时 频混合滤波法首先将接收卫星信号通过一个时域滑动窗口进行时域脉冲干扰检测，当检测 到DME脉冲对干扰时，将检测窗口内的信号转换到频域进行滤波，最后将滤波后的信号代 替原始检测窗口内的信号作为输出，此方法相比前两种方法能保存更多的有用信号。与前 三类方法不同的是，基于小波包变换的方法是将接收信号变换到小波系数域，在小波系数 域设定门限检测和滤除干扰。虽然上述这些方法在脉冲干扰信号密度较低时有较好的性 能，但是，随着脉冲干扰信号密度的升高，这些方法的性能严重下降，因此很有必要研究一 种在脉冲干扰密度较高情况下仍有较好性能的DME脉冲干扰抑制方法。此外，由于在实际 环境中，接收信号的脉冲干扰环境并非预先知道，因此有必要对脉冲干扰的密度进行评估， 并且考虑到干扰抑制方法的性能和计算复杂度，有必要研究出一种综合的脉冲干扰抑制方 法。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种综合的DME脉冲干扰抑制方 法，其使得接收机根据不同的DME干扰占空比自适应选择合适的干扰抑制方法，从而得到 较好的干扰抑制性能，使得接收机正常捕获卫星信号。
[0005] 为了达到上述目的，综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于，其包括按顺序进 行的下列步骤：
[0006] (1)输入接收机接收到的信号，并计算输入信号的干扰占空比；
[0007] (2)当输入信号的干扰占空比小于门限值γ时，采用时频混合滤波方法进行DME 脉冲干扰抑制；
[0008] (3)当输入信号的干扰占空比大于门限值Y时，采用参数估计和小波包变换联合 方法进行DME脉冲干扰抑制。
[0009] 在步骤⑴中，所述的干扰占空比的计算由消隐占空比来表征，消隐占空比定义 为大于时域消隐门限的样本数占总样本数的比例。
[0010] 在步骤（3)中，所述的参数估计和小波包变换联合方法包括按顺序进行的下列步 骤：
[0011]a.对步骤⑴输入的信号在时域用滑动的时间长度为25μs的窗口进行DME脉冲 干扰检测，当检测到信号的幅度高于预定门限时，表明检测窗口范围内有干扰，进行后续的 干扰抑制处理，否则不进行处理而直接输出无干扰信号；
[0012] b.判断检测到干扰的窗口内的脉冲对是否发生混叠且波形是否完整，如果检测窗 口内的脉冲对不混叠且波形完整，则利用基于参数估计方法进行脉冲干扰抑制而得到干扰 抑制后的输出信号，否则将窗口内的脉冲对数据保存为有混叠脉冲干扰区域的暂存数据， 并且记下检测窗口的位置；滑动检测窗口，重复步骤a、b直至得到最终的有混叠脉冲干扰 区域的暂存数据和相应的检测窗口的位置。
[0013]c.对最终有混叠脉冲干扰区域的暂存数据进行连通性分析，假设暂存数据中任意 两个相邻窗口的间距小于一定的距离，则将此两个窗口连通后的区域作为新的有混叠脉冲 干扰区域，否则，保留原来有混叠脉冲干扰区域的位置；
[0014]d.对上述连通后的有混叠脉冲干扰区域进行基于小波包变换的DME脉冲干扰抑 制，最后得到干扰抑制后的输出信号，其中小波包变换选择的是5级dmey小波包变换。
[0015] 在步骤b中，所述的判断检测窗口内的脉冲对是否混叠的方法是通过频域的峰值 个数来进行，当峰值个数为1时，代表只有一个DME信号源，即不混叠；当峰值个数大于1 时，代表检测窗口内DME信号源的个数大于1，表明有混叠。
[0016] 在步骤b中，所述的判断检测窗口内脉冲波形是否完整的方法是根据检测窗口内 脉冲对的两个高斯脉冲的脉宽之比进行。
[0017] 在步骤b中，所述的基于参数估计方法是：用一个时间长度为25μs的时域检测 窗口进行干扰检测，如果检测到干扰，则将检测窗口内的数据范围确定为感兴趣区域，利用 DME脉冲对波形已知的特点在感兴趣区域对接收到的DME脉冲对进行频率、时延和复幅度 的估计，最后在时域中减去所估计的DME脉冲对以实现干扰抑制。
[0018] 本发明提供的综合的DME脉冲干扰抑制方法的有益效果：本方法结合了传统的 DME脉冲干扰抑制方法及参数估计和小波包变换联合方法，可以针对不同脉冲干扰占空比 的干扰场景自适应选择合适的方法进行干扰抑制，综合考虑了干扰抑制性能和算法的计算 复杂度，有一定的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明提供的综合的DME脉冲干扰抑制方法的实现框图。
[0020] 图2为接收脉冲对中存在部分混叠脉冲的时域图。
[0021] 图3为参数估计和小波包变换联合方法抑制DME干扰的流程图。
[0022] 图4为不同占空比的干扰场景下不同DME干扰抑制方法捕获性能的对比。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的综合的DME脉冲干扰抑制方法进行 详细说明。
[0024] -个基带DME信号由高斯脉冲对组成，可表示为：
[0025] s(t) = i-2t2+e--2U-Atf (I)
[0026] 其中，α= 4. 5XIO11s'α的取值可保证每个高斯脉冲的半幅度宽度为3. 5μs。 At表示两个高斯脉冲间隔，对于X模式，At= 12μs。在一段时间内接收到来自M个DME 站台的脉冲干扰信号的表达式为：
【权利要求】
1. 一种综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于，其包括按顺序进行的下列步骤： (1) 输入接收机接收到的信号，并计算输入信号的干扰占空比； (2) 当输入信号的干扰占空比小于门限值Y时，采用时频混合滤波方法进行DME脉冲 干扰抑制； (3) 当输入信号的干扰占空比大于门限值Y时，采用参数估计和小波包变换联合方法 进行DME脉冲干扰抑制。
2. 根据权利要求1所述的综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于：在步骤（1)中， 所述的干扰占空比的计算由消隐占空比来表征，消隐占空比定义为大于时域消隐门限的样 本数占总样本数的比例。
3. 根据权利要求1所述的综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于：在步骤（3)中， 所述的参数估计和小波包变换联合方法包括按顺序进行的下列步骤： a. 对步骤（1)输入的信号在时域用滑动的时间长度为25 y s的窗口进行DME脉冲干扰 检测，当检测到信号的幅度高于预定门限时，表明检测窗口范围内有干扰，进行后续的干扰 抑制处理，否则不进行处理而直接输出无干扰信号； b. 判断检测到干扰的窗口内的脉冲对是否发生混叠且波形是否完整，如果检测窗口内 的脉冲对不混叠且波形完整，则利用基于参数估计方法进行脉冲干扰抑制而得到干扰抑制 后的输出信号，否则将窗口内的脉冲对数据保存为有混叠脉冲干扰区域的暂存数据，并且 记下检测窗口的位置；滑动检测窗口，重复步骤a、b直至得到最终的有混叠脉冲干扰区域 的暂存数据和相应的检测窗口的位置。 c. 对最终有混叠脉冲干扰区域的暂存数据进行连通性分析，假设暂存数据中任意两个 相邻窗口的间距小于一定的距离，则将此两个窗口连通后的区域作为新的有混叠脉冲干扰 区域，否则，保留原来有混叠脉冲干扰区域的位置； d. 对上述连通后的有混叠脉冲干扰区域进行基于小波包变换的DME脉冲干扰抑制，最 后得到干扰抑制后的输出信号，其中小波包变换选择的是5级dmey小波包变换。
4. 根据权利要求3所述的综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于：在步骤b中，所 述的判断检测窗口内的脉冲对是否混叠的方法是通过频域的峰值个数来进行，当峰值个数 为1时，代表只有一个DME信号源，即不混叠；当峰值个数大于1时，代表检测窗口内DME信 号源的个数大于1，表明有混叠。
5. 根据权利要求3所述的综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于：在步骤b中，所 述的判断检测窗口内脉冲波形是否完整的方法是根据检测窗口内脉冲对的两个高斯脉冲 的脉宽之比进行。
6. 根据权利要求3所述的综合的DME脉冲干扰抑制方法，其特征在于，在步骤b中，所 述的基于参数估计方法是：用一个时间长度为25 y s的时域检测窗口进行干扰检测，如果 检测到干扰，则将检测窗口内的数据范围确定为感兴趣区域，利用DME脉冲对波形已知的 特点在感兴趣区域对接收到的DME脉冲对进行频率、时延和复幅度的估计，最后在时域中 减去所估计的DME脉冲对以实现干扰抑制。
【文档编号】G01S19/21GK104316936SQ201410608053
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月1日 优先权日:2014年11月1日
【发明者】吴仁彪, 李流丽, 王文益, 卢丹, 王璐 申请人:中国民航大学