基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統技術方案

一種基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統，包括：將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻數字信號；對模數轉換后的兩路數字信號進行濾波抽取；對濾波抽取后的信號進行正交變換，將實信號變為復信號；將變換后的復信號送入監視模塊進行判斷，判斷信號中是否僅有干擾，若僅有干擾則將僅有干擾的復信號送入加權矢量計算模塊進行自適應加權矢量計算；否則使用自適應加權矢量計算得到的加權矢量對變換后的復信號進行波束形成；對干擾抑制后的信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最后進行D/A轉換輸出清晰的音頻信號。本發明專利技術對干擾無恒模特性的要求，避免了恒模陣列誤捕獲以及避免誤捕獲而帶來的運算復雜問題。

【技術實現步驟摘要】
基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統
本專利技術涉及一種民航地空通信持續干擾抑制方法及系統。特別是涉及一種能夠提高民航地空通信質量，保障飛行安全的基于雙通道的基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統。
技術介紹
民航VHF(甚高頻)地空通信在空中交通管理系統中擔任重要角色，管制員和飛行員之間的通信主要靠它來進行，其穩定性和可靠性直接影響著飛行安全。VHF地空通信電臺采用DSB-AM(帶載波雙邊帶幅度調制)、半雙工通信的工作方式，工作頻率范圍為118.0MHz至136.975MHz，波道間隔為25KHz，可提供760個通信信道，這些信道可以在廣闊的地域內復用。由于國外無線電管理制度極其嚴格，空管無線電干擾問題不突出，所以他們生產的VHF地空通信設備都沒有考慮抗干擾問題。但在國內隨著近年來我國民航企業以及電信事業的迅猛發展，民航無線電專用頻率受干擾的程度也隨之呈現上升趨勢。就干擾源來看，主要有尋呼臺發射機、大功率無繩電話、鄉村的調頻廣播電臺、車載電臺等。這些干擾持續時間長，在管制員飛行員通話中對地空通信造成嚴重干擾。目前，民航一般采用改頻、監測和清查等被動的非技術手段，不能從根本上解決問題，無線電干擾已經成為影響民航飛行安全的重大危險源之一。專利CN200710057266的公開說明書中，提出了針對恒模干擾信號的基于單通道的民航地空通信自適應干擾抑制方法及系統，基于現有電臺結構，利用恒模算法提取恒模干擾信號實施自適應干擾對消，最終解調輸出地空通信信號。而專利CN200710059767的公開說明書中，提出了類似的針對恒模干擾信號的自適應干擾抑制系統，主要區別在于使用了非線性最小二乘方法估計恒模干擾信號，和減法器代替自適應干擾對消。兩者都結構簡單，但是僅能對付恒模干擾信號。專利CN200710057267提出了一種基于盲信號提取的民航地空通信干擾抑制方法及系統，基于雙通道結構，利用盲信號提取和消減的技術進行干擾抑制。它能針對任意形式的干擾信號，但是盲信號提取和消減技術基于高階統計量，計算復雜，且存在輸出信號順序不確定性問題，較難保證干擾抑制效果。專利CN200710057268提出了一種基于恒模陣列的民航地空通信干擾抑制方法及系統，基于雙通道結構，利用恒模陣列提取恒模干擾，并利用自適應對消技術對已提取的恒模干擾信號進行抑制。專利CN200810052084對恒模陣列的輸出信號進行判斷，由輸出信號的屬性來執行相應動作，解決了恒模陣列的誤捕獲問題。而專利CN200810052085則首先對受干擾的信號進行載波陷波，然后再進行恒模干擾信號提取對消，從另一方面解決了恒模陣列的誤捕獲問題。這三個專利都基于恒模陣列的思想，只能抑制具有恒定包絡的干擾信號，同時計算復雜，存在收斂問題，較難保證干擾抑制效果。地空通信是單雙工通信，有用信號時有時無，而能對地空通信造成影響的干擾一般認為是持續存在的，否則難以對地空通信造成干擾，利用此性質可以設計出一簡單有效的干擾抑制系統。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種在利用民航地空通信中信號的窄帶特點將實際的卷積瞬時混合模型轉簡化為線性瞬時混合模型的前提下，提供一種基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統。利用干擾持續存在、而有用信號—地空通信信號斷續進行的實際通信特點，來實現對民航地空通信中任意形式的持續干擾的自適應抑制，提高通信質量。本專利技術所采用的技術方案是：一種基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法，包括以下步驟：(1)將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻數字信號；(2)對模數轉換后的兩路數字信號進行濾波抽取；(3)對濾波抽取后的信號進行正交變換，將實信號變為復信號；(4)將變換后的復信號送入監視模塊進行判斷，判斷信號中是否僅有干擾，若僅有干擾則進行步驟5；否則進行步驟6；(5)將僅有干擾的復信號送入加權矢量計算模塊進行自適應加權矢量計算；(6)使用步驟5得到的加權矢量對步驟4的輸出信號進行波束形成，得到干擾抑制后的信號；(7)對步驟6輸出的干擾抑制后的信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最后進行D/A轉換輸出清晰的音頻信號。步驟1)所述的將甚高頻信號轉化為中頻數字信號是通過低噪聲放大器、三級混頻器及自動增益控制電路完成的。步驟4)所述的將變換后的復信號送入監視模塊進行判斷是利用兩路信號協方差矩陣的特征值進行是否僅有干擾判斷，包括如下步驟：先將兩路實信號分別進行處理得到兩路復信號xh1和xh2；計算兩路信號協方差矩陣特征值的比值；判斷此比值是否大于閾值；大于閾值則進入步驟5)；否則進入步驟6)。步驟5)所述的加權矢量計算是利用僅存在持續干擾時的兩路信號協方差矩陣估計的特征向量來構造相應的自適應加權矢量。步驟6)所述的波束形成是利用計算得到的自適應加權矢量進行波束形成從而抑制持續干擾。一種使用基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法的系統，包括有接收信號的雙天線陣列；對雙天線陣列所接收的信號進行信號處理且依次相連的射頻處理組、模/數轉換組、數字下變頻組、正交變換組以及對正交變換組輸出的數字信號進行屬性判別的監視模塊；所述監視模塊的輸出端連接用于對監視模塊輸出的僅有干擾的信號進行加權矢量計算的加權矢量計算模塊；所述加權矢量計算模塊和監視模塊的輸出端均連接用于對監視模塊輸出信號進行干擾抑制的波束形成模塊；所述的波束形成模塊輸出端連接對波束形成模塊輸出的干擾抑制后信號進行解調的解調器；解調器的輸出連接數/模轉換器，數/模轉換器的輸出端連接音頻輸出。所述的雙天線陣列包括有第一天線陣元和第二天線陣元，所述的射頻處理組、模/數轉換組、數字下變頻組、正交變換組是由分別連接第一天線陣元和第二天線陣元的兩路結構相同參數一致的依次連接的射頻處理單元、模/數轉換單元、數字下變頻單元、正交變換單元組成。兩個射頻處理單元均包括有依次相連的：低噪聲放大器、帶通濾波放大電路、一級混頻電路、帶通濾波放大電路、二級混頻電路、帶通濾波放大電路、壓控衰減器、中放電路、三級混頻電路、帶通濾波放大電路，其中，中放電路的輸出還依次通過檢波電路和比較器與壓控衰減器相連；其中兩個射頻處理單元之間的：一級混頻電路通過第一頻率合成器相連，二級混頻電路通過第二頻率合成器相連，三級混頻電路通過三本振電路相連；兩組中的低噪聲放大器分別連接第一天線陣元和第二天線陣元，而第一頻率合成器和第二頻率合成器還分別連接晶振電路。本專利技術的基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法及系統，充分考慮到地空通信系統中兩個或兩個以上干擾同時發生的情況極少，且對系統產生影響的一般為持續干擾，同時系統本身信噪比較高的特點，因此采用雙通道接收系統，利用干擾持續存在的特點構造自適應加權矢量即可實現干擾的自適應抑制。本專利技術無須使用任何參考信號，即可抑制任意形式的干擾。與基于恒模陣列的干擾抑制方法相比，本專利技術對干擾無恒模特性的要求，避免了恒模陣列誤捕獲以及避免誤捕獲而帶來的運算復雜問題。與基于盲信號提取的干擾抑制方法相比，本專利技術同樣可抑制任意形式的干擾，但無輸出信號順序不確定問題，且干擾抑制方法運算簡單，收斂速度快，性能穩定。因此本專利技術有效降低了干擾抑制方法的運算復雜度，且性能穩健，能顯著提高地空通信質量，保障飛行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻數字信號；(2)對模數轉換后的兩路數字信號進行濾波抽取；(3)對濾波抽取后的信號進行正交變換，將實信號變為復信號；(4)將變換后的復信號送入監視模塊進行判斷，判斷信號中是否僅有干擾，若僅有干擾則進行步驟5；否則進行步驟6；(5)將僅有干擾的復信號送入加權矢量計算模塊進行自適應加權矢量計算；(6)使用步驟5得到的加權矢量對步驟4的輸出信號進行波束形成，得到干擾抑制后的信號；(7)對步驟6輸出的干擾抑制后的信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最后進行D/A轉換輸出清晰的音頻信號。

【技術特征摘要】
1.一種基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻數字信號；（2）對模數轉換后的兩路數字信號進行濾波抽取；（3）對濾波抽取后的信號進行正交變換，將實信號變為復信號；（4）將變換后的復信號送入監視模塊進行判斷，判斷信號中是否僅有干擾，若僅有干擾則進行步驟（5）；否則進行步驟（6）；所述的判斷是利用兩路信號協方差矩陣的特征值進行是否僅有干擾判斷，具體包括如下步驟：先將兩路實信號分別進行處理得到兩路復信號xh1和xh2；計算兩路信號協方差矩陣特征值的比值；判斷此比值是否大于閾值；大于閾值則進入步驟（5）；否則進入步驟（6）；（5）將僅有干擾的復信號送入加權矢量計算模塊進行自適應加權矢量計算，所述的加權矢量計算是利用僅存在持續干擾時的兩路信號協方差矩陣估計的特征向量來構造相應的自適應加權矢量；（6）使用步驟（5）得到的加權矢量對步驟（3）得到的復信號進行波束形成，得到干擾抑制后的信號；（7）對步驟（6）輸出的干擾抑制后的信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最后進行D/A轉換輸出清晰的音頻信號。2.根據權利要求1所述的基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法，其特征在于，步驟（1）所述的將甚高頻信號轉化為中頻數字信號是通過低噪聲放大器、三級混頻器及自動增益控制電路完成的。3.根據權利要求1所述的基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法，其特征在于，步驟（6）所述的波束形成是利用計算得到的自適應加權矢量進行波束形成從而抑制持續干擾。4.一種使用基于雙通道的民航地空通信持續干擾抑制方法的系統，其特征在于，包括有接收信號的雙天線陣列（1a、1b）；對雙天線陣列（1a、1b）所接收的信號進行信號處理且依次相連的射頻處理組（2）、模/數轉換組（3）、數字下變頻組（4）、正交變換組（5）以及對正交變換組（5）輸出的數字信號進行屬性判別的監視模塊（6）；所述監視模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘倫瓏，吳仁彪，胡鐵喬，石慶研，
申請(專利權)人：中國民航大學，
類型：發明
國別省市：天津;12