一种低功耗导航接收机抗干扰方法
阅读说明：本技术 一种低功耗导航接收机抗干扰方法 (Anti-interference method for low-power-consumption navigation receiver ) 是由 张柏华 刘俊秀 周显文 石岭 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种低功耗导航接收机抗干扰方法,包括：捕获状态时,对接收数据进行频域抗干扰处理；跟踪状态时,每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测,对判定存在干扰的接收数据进行时域陷波器滤波处理。本发明提供的抗干扰方法可以有效提高单个接收天线抗多音干扰的能力同时有助于降低接收机功耗。(The invention provides an anti-interference method of a low-power-consumption navigation receiver, which comprises the following steps: when in a capture state, performing frequency domain anti-interference processing on received data; and in the tracking state, performing periodic interference detection on the received data by using fast Fourier transform at preset time intervals, and performing time domain trap filter processing on the received data judged to have interference. The anti-interference method provided by the invention can effectively improve the multi-tone interference resistance of a single receiving antenna and is beneficial to reducing the power consumption of the receiver.)
技术领域
本发明涉及单天线卫星导航技术领域，尤其涉及一种低功耗导航接收机抗干扰方法。
背景技术
导航系统的应用日益广泛，从最初的军用目的，到后来的民用成为主要方面，现在已经渗透到人们生活的方方面面。但同时，导航系统又是比较脆弱的，卫星导航信号极为微弱，到达地面时往往只有160dBW，极易受到各种有意无意的干扰。试验表明，功率1W的干扰机可以使85km以内的C/A码接收机无法工作，目前4W的GPS干扰机就可以使机载GPS接收机在145km以外受到干扰。因此，面对日益复杂的电子环境，导航系统在未来的信息化战争中面临严峻的安全问题，提高导航系统的抗干扰能力尤为迫切。特别是对于单个接收天线的导航接收机如何提高抗干扰能力的同时降低成本是当前亟待解决的一个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低功耗导航接收机抗干扰方法用以解决现有的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种低功耗导航接收机抗干扰方法，包括：
捕获状态时，对接收数据进行频域抗干扰处理；
跟踪状态时，每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测，对判定存在干扰的接收数据进行时域陷波器滤波处理。
进一步地，所述预设时长为10-20ms。
进一步地，所述“捕获状态时，对接收数据进行频域抗干扰处理”具体包括：
将接收数据通过快速傅里叶变换至频域；
根据快速傅里叶变换处理后的数据实时计算当前的干扰门限；
当干扰门限超过预设门限时，获取当前干扰信号对应的频点并将该频点对应的功率置零；
将频域信号通过快速傅里叶逆变换变换至时域。
进一步地，所述“跟踪状态时，每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测”具体包括：
每间隔预设时长对接收数据定期进行快速傅里叶变换；
根据快速傅里叶变换处理后的数据实时计算当前的干扰门限；
当干扰门限超过预设门限时，获取当前干扰信号对应的频点并将该频点设置为时域陷波器的陷波频率点。
进一步地，所述预设门限自适应更新；所述预设门限的初值由多个周期的快速傅里叶变换结果计算的平均值乘以预设系数得到；所述预设门限根据后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据不断更新门限：如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据大于当前的预设门限，则预设门限不做更新，如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据小于等于当前的预设门限，则对当前的预设门限和快速傅里叶变换处理后的得到的数据一起进行迭代加权求和。
进一步地，所述时域陷波器均采用2阶IIR陷波器。
进一步地，所述2阶IIR陷波器的传递函数采用如下表达式：
其中，ω0＝2πf0/fs，f0为陷波点频率，fs为采样频率，r＝0.98。
进一步地，所述“将该频点设置为时域陷波器的陷波频率点”具体包括：
当时域陷波器的数量大于等于干扰信号对应的频点的数量，将每个干扰信号的频点分别设置为每个时域陷波器的陷波点频率；
当时域陷波器的数量N小于干扰信号对应的频点的数量，将干扰信号的频点按照干扰强度由大到小进行排列；取排序前N个频点分别设置为每个时域陷波器的陷波点频率。
进一步地，所述时域陷波器的数量为5个，所述5个时陷陷波器采用级联设置。
基于本发明提供的上述方案，对于单个接收天线的导航接收机的抗干扰采用将频域干扰检测和时域滤波有机结合起来可以有效提高抗干扰性，同时由于跟踪状态时，快速傅里叶变换模块间隔一段时长才调用一次，计算量小，功耗低。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种低功耗导航接收机抗干扰方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的捕获状态时对接收数据进行频域抗干扰处理的流程图；
图3为本发明实施例提供的跟踪状态时每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测的流程图。
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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种低功耗导航接收机抗干扰方法，包括：
S101、捕获状态时，对接收数据进行频域抗干扰处理。
如图2所示，所述“捕获状态时，对接收数据进行频域抗干扰处理”具体包括：
S1011、将接收数据通过快速傅里叶变换至频域。
S1012、根据快速傅里叶变换处理后的数据实时计算当前的干扰门限。
S1013、当干扰门限超过预设门限时，获取当前干扰信号对应的频点并将该频点对应的功率置零。
所述预设门限自适应更新；所述预设门限的初值由多个周期的快速傅里叶变换结果计算的平均值乘以预设系数得到，所述预设门限根据后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据不断更新门限：如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据大于当前的预设门限，则预设门限不做更新，如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据小于等于当前的预设门限，则对当前的预设门限和快速傅里叶变换处理后的得到的数据一起进行迭代加权求和。
S1014、将频域信号通过快速傅里叶逆变换变换至时域。
根据快速傅里叶变换处理后的数据实时计算当前的干扰门限，如果干扰门限没有超过预设门限，则不处理，不需要进行快速傅里叶逆变换，直接将快速傅里叶变换处理前的数据输出给后端进行处理。
S102、跟踪状态时，每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测，对判定存在干扰的接收数据进行时域陷波器滤波处理。
所述预设时长为10-20ms。
如图3所示，所述“跟踪状态时，每间隔预设时长对接收数据利用快速傅里叶变换进行定期干扰检测”具体包括：
S1021、每间隔预设时长对接收数据定期进行快速傅里叶变换。所述预设时长为10-20ms。
S1022、根据快速傅里叶变换处理后的数据实时计算当前的干扰门限。
S1023、当干扰门限超过预设门限时，获取当前干扰信号对应的频点并将该频点设置为时域陷波器的陷波频率点。
所述预设门限自适应更新；所述预设门限的初值由多个周期的快速傅里叶变换结果计算的平均值乘以预设系数得到，所述预设门限根据后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据不断更新门限：如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据大于当前的预设门限，则预设门限不做更新，如果后面快速傅里叶变换处理后的得到的数据小于等于当前的预设门限，则对当前的预设门限和快速傅里叶变换处理后的得到的数据一起进行迭代加权求和。
时域陷波器由于硬件实现简单，适合于宽带扩频通信、导航系统中的实时高速信号处理。当干扰信号处于有用信号的通带内时，陷波滤波器在抑制掉干扰信号的同时，也会使有用信号的频谱和波形产生畸变，此畸变程度取决于陷波滤波器的种类及陷波频点(即干扰频点)。其中2阶FIR陷波滤波器具有线性的相位特性，但是陷波特性不够尖锐，对有用信号能量衰减作用很大；而IIR陷波滤波器虽然陷波特性很尖锐，对有用信号能量衰减作用较小，但是会带来非线性的相位特性。当干扰信号处于有用信号的通带内时，不管是IIR还是FIR陷波滤波器，其在抑制掉干扰信号的同时，也会使有用信号的频谱和波形产生畸变。同时，由于陷波器高阶级联的计算量要高于陷波器串行级联，高阶IIR陷波器相对复杂。综合考虑系统实现复杂度和性能指标，2阶IIR陷波器是最佳选择。因此，所述时域陷波器均采用2阶IIR陷波器。所述2阶IIR陷波器的传递函数采用如下表达式：
其中，ω0＝2πf0/fs，f0为陷波点频率，fs为采样频率，r的值可以决定陷波宽度和深度。r的取值越小，陷波宽度越宽，陷波深度越深；r的取值越大，陷波宽度越窄，陷波深度越浅；当r的取值为1时，它就是一个全通滤波器，本申请r的取值优选0.98。
所述“将该频点设置为时域陷波器的陷波频率点”具体包括：
当时域陷波器的数量大于等于干扰信号对应的频点的数量，将每个干扰信号的频点分别设置为每个时域陷波器的陷波点频率；当时域陷波器的数量N小于干扰信号对应的频点的数量，将干扰信号的频点按照干扰强度由大到小进行排列；取排序前N个频点分别设置为每个时域陷波器的陷波点频率。
所述时域陷波器的数量为5个，所述5个时陷陷波器采用级联设置。
采用本申请提供的抗干扰方法，单天线导航接收机在捕获和跟踪状态下的抗干扰的能力将大为提升，可有效对抗干信比达60dB的多音干扰，同时，由于跟踪状态时，FFT模块10～20毫秒才调用一次，如果采样频率是64MHz，FFT点数为4096，则其跟踪状态时的FFT计算量只有一直不停工作的FFT计算量的大约1/320～1/160，相应地，其功耗也将低2～3个数量级。本申请在低成本、低复杂度、低功耗和高抗干扰性能的折中上是一个合适的选择。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。