一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置及方法与流程

本发明涉及调零天线，尤其涉及一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置及方法。

背景技术：

1、随着我国北斗三代卫星导航系统全面建成，在全球范围内，其应用也是越来越广泛，特别是在国防应用领域，对北斗导航设备的抗干扰性能要求也是越来越高。目前主流的抗干扰方案多数采用空时自适应滤波技术，它能有效抑制空间环境中的窄带干扰、宽带干扰、脉冲干扰、扫频干扰及其他类型的干扰。空时自适应滤波技术一般采用最小均方误差准则，基于算法实现复杂度和硬件成本考虑，具体实现采用最小均方(lms)算法，它具备性能稳定、计算量低和易于工程实现等优点，但缺点是不能达到较快的收敛速度和较小的均方误差。

2、北斗调零天线抗干扰一般处理流程如图2所示。从图2中可以看到，自适应抗干扰处理(lms算法)在频域进行，从实测数据来看，对空间环境中稳定的干扰信号采用，经过快速傅里叶变换后，相同的频点，不同时刻的采样数据，幅度均有较大的波动。用这种波动比较大的数据进行lms自适应迭代算法，对权值系数的收敛有以下两个方面的影响：第一，收敛速度会变慢，不能及时的收敛到最优值；第二，权值收敛完成后波动比较大，导致抗干扰输出不稳定，最终制约抗干扰性能的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置及方法，以解决如何提高北斗抗干扰天线的抗干扰性能的技术问题。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置，包括北斗调零天线，所述北斗调零天线包括fft变换电路和自适应抗干扰处理电路，在fft变换电路和自适应抗干扰处理电路之间设置有频域数据平滑电路，对于带外信号，直接置零，不参与权值系数的收敛；对于带内信号，增加多组存储器，存储当前帧之前和之后的数据，用前后帧数据对当前帧数据进行平滑加权，稳定lms算法的输入信号，提高抗干扰性能。

3、进一步的，所述北斗调零天线还包括依次连接的阵列天线、rf射频电路和模数转换器adc，所述模数转换器adc与fft变换电路相连接。

4、进一步的，所述北斗调零天线还包括依次连接的ifft变换电路、数字agc电路、数模转换器dac和上变频电路，所述ifft变换电路与自适应抗干扰处理电路相连接。

5、一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，包括如下步骤：

6、s1：搭建多通道宽带信号接收装置，调试每个电路，确保每个电路均能正常可靠的工作；

7、s2：通过信号接收装置接收空间信号，并对信号进行fft变换；

8、s3：在fft变换之后，对带内信号，每个频点存储数据，并对数据进行平滑处理，进行自适应lms算法加权迭代；

9、s4：根据lms算法加权系数ωai，取出其中一帧数据，对带内每个频点进行自适应滤波，之后进行ifft变换；

10、s5：数字agc平稳信号幅度后，通过dac将数字信号转换成模拟信号，最后经上变频后输出。

11、进一步的，步骤s3包括如下子步骤：

12、s31：在fft变换后，每个通道开辟多个存储器ram，用于存储带内信号数据；

13、s32：当新的数据更新时，控制ram的写地址，将最新的数据放入第一个存储器ram当中，并前一个存储器ram的数据依次放入后一个存储器ram中，丢掉最后一个存储器ram的数据；

14、s33：控制存储器ram的读地址，取出所有存储器ram中的数据，用前后存储器ram中的数据对中间存储器ram中的数据进行平滑处理；

15、s34：将中间存储器ram中平滑处理后的数据送入lms算法电路进行权值迭代计算，得到最优权值。

16、进一步的，步骤s32包括如下子步骤：

17、s321：fft变换后，每一点的数据代表一个特定的频率，在进行数据存储和读取时，不同频点的数据不能进行平滑处理；

18、s322：根据fft变换时的起始标志及信号带宽，控制所有存储器ram的写地址，将不同频点的数据放入指定的存储器ram中；

19、s323：新的一帧数据更新时，需要准确地完成每个存储器ram中数据的更新，同时控制每个存储器ram的读写地址。

20、进一步的，控制存储器ram的读地址和控制存储器ram的写地址不能同时进行。

21、进一步的，步骤s4包括如下子步骤：

22、s41：根据lms算法加权系数ωai，控制中间存储器ram的读地址，依次将数据从中间存储器ram中读出；

23、s42：读出的数据不能平滑处理，直接用对应频点的加权系数ωai对其数据进行加权，进行自适应滤波处理，得到频域抗干扰的输出；

24、s43：对加权后的数据进行幅度调整，并进行ifft变换，得到时域抗干扰的输出。

25、本发明的有益效果在于：本发明通过优化权值收敛电路实现方式，增加有限的硬件资源，使参与lms算法的数据抖动变小，最终收敛的权值更趋于稳定，提高自适应算法的稳健性，提升了北斗调零天线的抗干扰指标；本发明提高了权值收敛时间，能够使北斗调零天线适用于更大的动态，拓宽了北斗调零天线的使用范围。

技术特征：

1.一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置，其特征在于，包括北斗调零天线，所述北斗调零天线包括fft变换电路和自适应抗干扰处理电路，在fft变换电路和自适应抗干扰处理电路之间设置有频域数据平滑电路，对于带外信号，直接置零，不参与权值系数的收敛；对于带内信号，增加多组存储器，存储当前帧之前和之后的数据，用前后帧数据对当前帧数据进行平滑加权，稳定lms算法的输入信号，提高抗干扰性能。

2.如权利要求1所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置，其特征在于，所述北斗调零天线还包括依次连接的阵列天线、rf射频电路和模数转换器adc，所述模数转换器adc与fft变换电路相连接。

3.如权利要求1所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置，其特征在于，所述北斗调零天线还包括依次连接的ifft变换电路、数字agc电路、数模转换器dac和上变频电路，所述ifft变换电路与自适应抗干扰处理电路相连接。

4.一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，基于权利要求1～3任意一项所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，其特征在于，步骤s3包括如下子步骤：

6.如权利要求5所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，其特征在于，步骤s32包括如下子步骤：

7.如权利要求6所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，其特征在于，控制存储器ram的读地址和控制存储器ram的写地址不能同时进行。

8.如权利要求5所述的一种提升北斗调零天线抗干扰性能的方法，其特征在于，步骤s4包括如下子步骤：

技术总结
本发明公开了一种提升北斗调零天线抗干扰性能的装置及方法，该装置包括北斗调零天线，所述北斗调零天线包括FFT变换电路和自适应抗干扰处理电路，在FFT变换电路和自适应抗干扰处理电路之间设置有频域数据平滑电路，对于带外信号，直接置零，不参与权值系数的收敛；对于带内信号，增加多组存储器，存储当前帧之前和之后的数据，用前后帧数据对当前帧数据进行平滑加权，稳定LMS算法的输入信号，提高抗干扰性能。本发明通过优化权值收敛电路实现方式，使参与LMS算法的数据抖动变小，最终收敛的权值更趋于稳定，提高自适应算法的稳健性，提升了北斗调零天线的抗干扰指标。

技术研发人员：管保玲,赵满川
受保护的技术使用者：成都国星通信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11