具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种用于低频时码授时信号的干扰检测分析方法，包括以下步骤：

步骤1，建立干扰模型库。基于低频时码授时信号特点，包括其时频域性质、信号频点特性和授时编码特性，和干扰对授时信号的作用机理，把实际接收到的低频时码授时信号中存在的干扰分为脉冲干扰、工频干扰、连续波干扰、窄带干扰、多径干扰五种类型；分别对五种类型的干扰仿真建模，将其在时频域的关键特征作为仿真建模和检测分类的依据；并参考实际干扰信号数据对模型进行修正，使模型更适用于低频时码授时信号的干扰检测分析；集成五种干扰模型，建立一个针对低频时码授时信号的干扰模型库。

本发明实施例中，所述关键特征包括：

(1)脉冲干扰：时域上有不规律的尖峰脉冲，频域上特征不明显；

(2)工频干扰：时域上近似白噪声，频域上有集中在1Hz～1000Hz范围内的离散值；

(3)连续波干扰：时域特征不明显，频域上的部分离散频点值较高；

(4)窄带干扰：时域特征不明显，频域上有部分连续频点值较高：

(5)多径干扰：时域上目标信号杂散，但频域上目标信号频点值很高。

其中(5)所提到的目标信号在此处是低频时码授时信号，该信号是一个载波频率为68.5kHz的脉宽调幅信号，其时域特征为在每秒的开始时刻信号载波幅度下降至原来的90％，且下降脉冲宽度为0.1s或0.2s，以表示不同的编码信息；该信号的频域值集中在68.5kHz频点处。

步骤2，设立干扰抑制算法库。在干扰模型库的基础上，针对库中不同的干扰模型，提出相应的干扰抑制算法，如脉冲干扰可采用削波进行抑制，工频干扰可采用多带滤波器，连续波干扰可采用陷波滤波器，窄带干扰可采用匹配滤波器，多径干扰可采用平均滤波法；将这些算法汇总成一个对应干扰模型库的干扰抑制算法库，以便后续调用处理信号。

步骤3，采集信号，并初步处理。根据干扰检测分析的需要采集低频时码授时信号，将实际采集到的授时信号进行滤波，留下150kHz以下频段的信号——主要是该频段信号对低频时码授时信号造成干扰；对处理后的信号进行性能评估，即计算授时信号的信号场强、载波相位和信噪比，将结果记录下来；

步骤4，与干扰模型库进行对比。将经过初步处理后的授时信号与干扰模型库中的五种干扰模型对比分析。通过比较授时信号中的干扰在时频域与干扰模型的相似程度，判断其干扰类型。若授时信号中的干扰与某一干扰模型在时域频域的相似程度均达到75％以上，即判断其为该干扰类型；若授时信号中的干扰与某两种干扰模型组合形式的时域频域相似程度达到75％以上，即判断其为该两种干扰类型的组合形式；若授时信号存在三种及以上干扰，判断方法与上述同理；

步骤5，干扰抑制处理。根据分析得到的干扰类型，在干扰抑制算法库中选择相对应的抑制算法处理授时信号；若其是单一干扰，直接选择库中相对应的抑制算法处理信号，然后再次进行性能评估，将本次评估结果与前一次进行对比，得到干扰抑制前后授时信号的性能改善程度；若是以组合形式存在的干扰，则可选择其中一种(或多种)干扰对应的抑制算法(或算法组合)处理信号，同样再次进行性能评估得到信号的性能改善程度，并最后选择使授时信号性能改善最大的抑制算法或算法组合对信号进行处理；记录本次干扰检测分析结果，包括：信号采集坐标、信号采集环境、信号采集时间、信号干扰类型、抑制算法类型及性能改善程度。

本发明针对低频时码干扰检测分析装置设立，采用对比干扰模型库的方法实现低频时码授时信号的干扰检测分析。相比较于对授时信号的单一干扰进行研究处理，本发明更关注于对实际接收授时信号中存在的一系列干扰进行检测分析和抑制处理。该特点表现在，本发明将经过预处理的低频时码授时信号与干扰模型库中的各类干扰模型进行对比分析；通过比较授时信号中的干扰分别在不同域的性质与干扰模型的相似程度，判断授时信号中的干扰类型；根据干扰类型判断结果，选择相对应的干扰抑制算法进行处理；将不同选址中检测得到的干扰类型记录下来，建立干扰数据库。本发明的方法能实现对低频时码干扰信号的系统检测分析，并具备对授时信号进行干扰抑制和性能评估的能力，同时实现了针对不同应用场景的干扰数据存储。该方法干扰检测能力强、可扩展性高，且其成本较低又易于实现，采用该方法设计实现的检测分析装置具有实用性强、运行可靠性高的特点。

本发明实施例的一种用于低频时码授时信号的检测分析系统，包括：

天线模块，具有内置电源，可采集频率在0～150kHz，场强在20dBuV～110dBuV范围内的低频时码授时信号和干扰，包括被噪声掩盖的微弱干扰信息，实现对目标信号和干扰信息的收集；

低噪放模块，对天线采集到的各频率信号进行同步放大，实现对信号中干扰信息(特别是微弱干扰信息)的检测；

PXIe机箱，集中装载了A/D采集模块和控制模块，实现对干扰信号的采集；

A/D采集模块，装载在PXIe机箱中，其最高采样率为80MS/s，采样量程有±0.5V、±1V、±5V、±10V四个挡位，可根据不同应用场景下的干扰类型和场强，选择不同的采样率和采样量程，提高采样量化时的精度，减少量化噪声；

控制模块，装载在PXIe机箱中，安装有操作系统和控制软件，通过控制天线；

移动电源，一个可携带式的不间断电源，可为PXIe机箱和低噪放模块供电，满足室外信号采集的需要；

干扰分析软件，用于实现信号采集、预处理、干扰分析、干扰抑制、性能评估和数据存储功能。

本发明实施例公开了一种低频时码授时信号的干扰检测分析装置，包括：天线模块，用于采集低频时码授时信号和干扰，包括被噪声掩盖的微弱干扰信息；低噪放模块，用于对天线采集到的各频率信号进行同步放大，实现对信号中干扰信息的检测；A/D采集模块，用于对授时信号进行采样，可根据不同应用场景下的干扰类型和场强选择不同的采样率和采样量程；控制模块，用于控制装载在PXIe机箱中的A/D采样模块，操作系统中的干扰分析软件和鼠标、键盘等外设设备；PXIe机箱，用于集中装载A/D采集模块和控制模块；移动电源，用于室外信号采集时PXIe机箱和低噪放模块的供电；干扰分析软件，用于实现信号采集、预处理、干扰分析、干扰抑制、性能评估和数据存储功能。本发明通过采用对比干扰模型库的方法，实现低频时码授时信号的干扰检测分析。

本发明实施例中，基于上述系统的一种低频时码信号的干扰检测分析方法，具体包括以下步骤：

(1)根据不同的应用场景选择信号采集地点，将天线、低噪放、装载了控制模块和A/D采集模块的PXIe机箱以及移动电源连接好，保证系统正常运行；

(2)开启移动电源，相继打开天线、低噪放和PXIe机箱开关，启动PXIe机箱上控制模块安装的Win7系统和控制软件，在软件中设置好信号通道数、采样率、采样量程、数据存储路径等参数，运行软件进行信号采集，得到经天线模块、低噪放模块和A/D采样模块处理后的低频时码授时信号，将其以特定格式存储在系统中；

(3)对实际采集到的授时信号进行初次性能评估，计算授时信号的信号场强，载波相位和信噪比等，将结果记录下来。再将信号进行粗差剔除等预处理操作，以便进行后续研究；

(4)在控制软件中将经过预处理的授时信号与干扰模型库中的脉冲干扰、工频干扰、连续波干扰、窄带干扰、多径干扰等干扰模型进行对比分析。通过比较授时信号中的干扰在时域、频域的性质与噪声模型的相似程度，判断其干扰类型。若授时信号中的干扰与某一干扰模型任一个领域相似程度达75％以上，即判断其为该干扰类型；若授时信号中的干扰与某两种干扰模型组合形式的任一个领域性质相似程度达75％以上，即判断其为该两种干扰模型的组合形式；若授时信号存在三种及以上干扰，判断方法与上述同理；

(5)根据分析得到的干扰类型，在控制软件装载的干扰抑制算法库中选择相对应的算法对授时信号进行处理；若是单一干扰类型，则选择库中相对应的抑制算法；若是以组合形式存在的干扰，则可先选择其中一种(或多种)干扰对应的抑制算法对信号进行处理，对经过处理的授时信号再次进行性能评估，并与前一个记录下来的评估结果进行对比，得到处理前后授时信号性能的改善程度；最终选用使授时信号性能改善最大的干扰抑制算法或组合算法，输出干扰类型及信号干扰抑制结果；

(6)在同一选址多次采集低频时码授时信号，若多次采集得到的干扰类型一致，则将其记录下来；若不一致，判断干扰是否具有规律，若其具备规律则同样记录下来；

(7)记录并存储干扰检测分析数据，包括：信号采集场景、信号采集坐标、信号采集时间、信号干扰类型、信号处理结果；根据不同选址记录下来的干扰类型，建立与应用场景相关的干扰数据库，以供日后使用。

本发明的方法能实现对低频时码干扰的系统检测分析，并具备对授时信号进行干扰抑制和性能评估的能力，同时实现了针对不同应用场景的干扰数据存储。该方法干扰检测能力强、可扩展性高，且其成本较低又易于实现，采用该方法设计实现的应用平台具有实用性强、运行可靠性高的特点。

本发明实施例中，控制模块中的控制软件，除了具备控制硬件模块实现信号采集之外，还搭载了低频时码干扰模型库和干扰抑制算法库，可将经过初步处理的低频时码授时信号与干扰模型库对比，分析得到授时信号中存在的干扰类型，再在干扰抑制算法库中选择与判断出来的干扰类型对应的算法或算法组合对信号进行处理，最后对处理后的授时信号进行性能评估分析。

可选的，本发明实施例中，控制模块中的控制软件采用C#语言编程实现为干扰分析软件，完成信号采集、预处理、干扰分析、干扰抑制、性能评估和数据存储功能。本发明实施例中，干扰分析软件搭载低频时码干扰模型库和干扰抑制算法库，可将经过预处理的授时信号与干扰模型库对比，分析得到授时信号中存在的干扰类型，再选用干扰抑制算法库中相对应的算法或算法组合对信号进行抗干扰处理，最后对分析处理后的授时信号进行性能评估。

可选的，本发明实施例中，干扰分析软件搭载的干扰模型库由一系列低频时码授时信号的干扰模型集成，其建立步骤包括：研究低频时码干扰类型；干扰仿真建模；对模型进行修正；将一系列仿真模型集成为干扰模型库。其中，为了研究低频时码干扰类型，需要综合分析低频时码授时信号的时域性质、频域性质、信号频点特性和授时信号编码特性，找出基于低频时码授时信号特点上易对其产生影响的干扰类型。经研究分析，易对低频时码授时信号产生影响的干扰有脉冲干扰、工频干扰、连续波干扰、窄带干扰、多径干扰等。

本发明实施例中，在对各类干扰建模仿真时，需要在干扰信号的时频域、复频域、小波域等中找出其关键性特点，作为其仿真建模和检测分类的依据。干扰建模完成后，采集实际干扰信号对模型进行修正，集成建立一个低频时码授时信号的干扰模型库。

本发明实施例中，干扰分析软件中搭载的干扰抑制算法库，是一系列对应干扰模型库中不同干扰模型提出的抑制算法，集成建立出一个针对低频时码授时信号的干扰抑制算法库。

综上，本发明针对低频时码干扰检测分析装置设立，采用对比干扰模型库的方法实现低频时码授时信号的干扰检测分析。相比较于对授时信号的单一干扰进行研究处理，本发明更关注于对实际接收授时信号中存在的一系列干扰进行检测分析和抑制处理。该方法检测能力强、可扩展性高、成本较低且易于实现，搭建的检测分析装置软件硬件相结合，实用性强、可靠性高。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。