擬中頻信號(hào)。對(duì)模擬中頻信號(hào)使用A/D轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行采樣處理為數(shù)字中頻信號(hào)。ZYNQ-7000對(duì)采樣的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行處理，首先對(duì)進(jìn)入 FPGA(Fie 1 d Programmab 1 e GateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）中的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行抗干擾 處理，然后再完成信號(hào)的捕獲、跟蹤，最后進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的定位解算。
[0052] 步驟2,將模擬中頻信號(hào)送至ADC轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行采樣，變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)X(n) = S (n)+J(n)+N(n)，其中，η表示經(jīng)過(guò)采樣后的時(shí)間序列，S(n)為采樣后的衛(wèi)星信號(hào)，J(n)為采 樣后的窄帶干擾信號(hào)，N(n)為采樣后的噪聲信號(hào)。
[0053] 步驟3,將AD采樣的數(shù)字中頻信號(hào)首先緩存到雙端口 RAM中，Microblaze作為微處 理器從RAM中讀取數(shù)據(jù)，在Mi croblaze中實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法計(jì)算出最優(yōu)權(quán)值，然后將系數(shù)送到 FIR濾波器中進(jìn)行信號(hào)處理。其中標(biāo)志信號(hào)flag用來(lái)控制RAM讀使能信號(hào)，用以控制RAM數(shù)據(jù) 的存取。
[0054]窄帶干擾抑制模塊采用的是一個(gè)50階的自適應(yīng)FIR濾波器，在FPGA中使用邏輯電 路搭建一個(gè)權(quán)值實(shí)時(shí)更新的FIR的濾波器，其權(quán)值由Microblaze提供，用來(lái)處理A/D轉(zhuǎn)換器 過(guò)來(lái)的數(shù)字中頻信號(hào)，將信號(hào)中的窄帶干擾濾除掉，在邏輯設(shè)計(jì)中，需要用到50個(gè)乘法器以 及6級(jí)加法器組成。
[0055]使用Microblaze完成相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法，用以計(jì)算濾波器的權(quán)系數(shù)，計(jì) 算自適應(yīng)權(quán)值的公式為：
[0056]前向迭代初始化：
[0057] do(n) = SHX(n) Xo(n) =X(n)-Sdo(n)
[0058] 前向迭代
[0059] for i = l ,2, ··· ,D
[0060] ht = Ε{Χι_ι(η)?：_ι(η)}? || e{x
[0061] ?/.(π) = Λ；,Χ ,(//}
[0062] Xi(n) =Xi-i(n)_hi(n)di(n)
[0063] end
[0064]后向迭代初始化
[0065] eD(n) = dD(n)
[0066] 后向迭代
[0067] for i=D,D-l, ···, 1
[0068] w,. = ε?(π) II2}
[0069] (")
[0070] end
[0071]權(quán)向量初始化
[0072] wP= 1
[0073] 權(quán)向量迭代計(jì)算
[0074] for i = l ,2, ··· ,D
[0075] Wp ~ ~wpw]
[0076] ffi=wP
[0077] end
[0078] 令TMW[i=[S，hi，···，hD]，Wt=[1，Wi，···，Wd]t,則Wmwf = TmwfWt
[0079] 其中，S為歸一化方向矢量，S=[l，0，···，0]
[0080] 其中，cU(n)表示需要逼近的期望響應(yīng)信號(hào)，x(n)表示輸入信號(hào)，X(n)表示輸入信 號(hào)矩陣，即乂(1〇 =[以11)，奴11-1)，-_，以11-|0]'1為濾波器階數(shù)，如(11)表示輸入的觀測(cè)數(shù)據(jù) 向量，S = [1，0,…，0]τ為約束矢量，D為迭代次數(shù)，hi為歸一化的互相關(guān)向量， ￡^和>/,',(/〇丨表示輸入信號(hào)X(n)與期望信號(hào)cU(n)的互相關(guān)向量，*表示共輒轉(zhuǎn)置，ei(n) 表示濾波器輸出的估計(jì)誤差，Wi、wP、Tmwf和Wt均表示計(jì)算過(guò)程的中間值，Wmwf表示最終計(jì)算出 的最優(yōu)權(quán)向量。
[0081 ] Microblaze將計(jì)算所得的自適應(yīng)權(quán)值傳回到FPGA中邏輯搭建的FIR濾波器中。傳 送之前與FPGA約定好數(shù)據(jù)與地址命令，完成通信。
[0082] 步驟4，F(xiàn)PGA濾除干擾后，將信號(hào)送到后端進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的捕獲跟蹤和定位功能。
[0083] 本發(fā)明在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)抗干擾功能，可以解決現(xiàn)有接收機(jī)抗窄帶干擾性能低、實(shí) 時(shí)性差的問(wèn)題，對(duì)于提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的工作性能及增強(qiáng)其在各種環(huán)境 中的適用性具有重要的意義。本方法中窄帶干擾抑制算法采用的是相關(guān)相減多級(jí)維納濾波 算法，這種算法具有計(jì)算量小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)處理衛(wèi)星信號(hào)。在工程實(shí)現(xiàn)中以 FPGA為核心進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)，圍繞ZYNQ-7000芯片以及集成的Microblaze軟核的信號(hào)處理功 能進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)Microblaze軟核完成相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法實(shí)現(xiàn)權(quán)值的更新，將實(shí) 時(shí)更新的權(quán)系數(shù)傳遞給FIR濾波器進(jìn)行信號(hào)的濾波處理，完成抗窄帶干擾功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，其包括如下步驟： 1) 天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)后首先經(jīng)過(guò)射頻模塊進(jìn)行射頻前端處理，將高頻信號(hào)變?yōu)槟?擬中頻信號(hào)x(t) = s(t)+j(t)+nos(t)，其中，s(t)為接收到的衛(wèi)星信號(hào)，j(t)為來(lái)自外界的 窄帶干擾信號(hào)，nos(t)為系統(tǒng)的白噪聲； 2) 將模擬中頻信號(hào)送至ADC轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行采樣，變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)X(n) = S(n)+J(n)+N (η)，其中，η表示經(jīng)過(guò)采樣后的時(shí)間序列，S(n)為采樣后的衛(wèi)星信號(hào)，J(n)為采樣后的窄帶 干擾信號(hào)，N(n)為采樣后的噪聲信號(hào)； 3) 將數(shù)字中頻信號(hào)送至FPGA中，進(jìn)行窄帶干擾抑制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，所述 步驟3)中采用集成的Microblaze軟核作為微處理器進(jìn)行相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法實(shí)時(shí) 計(jì)算出FIR濾波器的權(quán)系數(shù)，然后將更新好后的權(quán)值送到FPGA邏輯部分搭建的FIR濾波器中 濾除接收到的信號(hào)中的干擾成分。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，其還 包括步驟4) :FPGA濾除干擾后，將信號(hào)送到后端進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的捕獲跟蹤和定位功能。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，其中 步驟1)中天線可W接收至Ij4個(gè)頻點(diǎn)的衛(wèi)星信號(hào):B3、B1、GPS和化0NASS;高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻模 塊中前置濾波器和放大器的濾波放大后，再經(jīng)射頻模塊轉(zhuǎn)為模擬中頻信號(hào)。5. 根據(jù)權(quán)利1所述的一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，其中步驟 3)中采用自適應(yīng)FIR濾波器濾除接收到的信號(hào)中的干擾成分，且在FPGA的忍片中使用 Microblaze軟核實(shí)現(xiàn)濾波算法，其中所使用的相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法為： 前向迭代初始化：權(quán)向量初始化 Wp 二 1 權(quán)向量迭代計(jì)算 for i二 1，2，·..，D W/;二-w盧； Wi 二 Wp end 令 TMW=[S，hl，...，hD]，WT=[l，Wl，...，^]TjlJWMW = TMwWT 將Microblaze中計(jì)算出來(lái)的更新后的權(quán)系數(shù)送到FIR濾波其中，完成干擾濾波，輸出 為：y(n)二 X;,W"; 其中，d〇(n)表示需要逼近的期望響應(yīng)初始信號(hào)，Η表示共輛轉(zhuǎn)置，di(n)表示需要逼近的 期望響應(yīng)信號(hào)，x(n)表示輸入信號(hào)，X(n)表示輸入信號(hào)矩陣，即Χ(η) = [χ(η)，χ(η-1)，···，χ (η-Μ) ]τ，Μ為濾波器階數(shù)，Χο (η)表示輸入的觀測(cè)數(shù)據(jù)向量，S=U，0，···，0 ]τ為約束矢量，D為 迭代次數(shù)，hi為歸一化的互相關(guān)向量，。X, 年表示輸入信號(hào)Χ(η)與期望信號(hào)di(n) 的互相關(guān)向量，*表示共輛轉(zhuǎn)置，ei (η)表示濾波器輸出的估計(jì)誤差，Wi、Wp、Tmwf和Wt均表示計(jì) 算過(guò)程的中間值，Wmwf表示最終計(jì)算出的最優(yōu)權(quán)向量。6.根據(jù)權(quán)利1所述的一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其特征在于，所述FPGA 的忍片采用ZYNQ-7000忍片，且該忍片集成有Microblaze軟核。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)窄帶干擾抑制的算法，其在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)抗干擾功能，主要解決現(xiàn)有接收機(jī)抗窄帶干擾性能低、實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題，對(duì)于提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的工作性能及增強(qiáng)其在各種環(huán)境中的適用性具有重要的意義。本方法中窄帶干擾抑制算法采用的是相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法，這種算法具有計(jì)算量小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)處理衛(wèi)星信號(hào)。在工程實(shí)現(xiàn)中以FPGA為核心進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)，圍繞ZYNQ-7000芯片以及集成的Microblaze軟核的信號(hào)處理功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)Microblaze軟核完成相關(guān)相減多級(jí)維納濾波算法實(shí)現(xiàn)權(quán)值的更新，將實(shí)時(shí)更新的權(quán)系數(shù)傳遞給FIR濾波器進(jìn)行信號(hào)的濾波處理，完成抗窄帶干擾功能。
【IPC分類(lèi)】G01S19/21
【公開(kāi)號(hào)】CN105549036
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610008502
【發(fā)明人】劉高高, 鮑丹, 蔡晶晶, 武斌, 秦國(guó)棟
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院, 西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月7日