50hz 60hz 级联陷波器_自适应陷波器级联神经网络抗干扰算法

随着卫星导航系统的快速发展,诸多军事及民用领域越来越依赖卫星导航系统.但是由于全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)信号频率和调制特征公开而且信噪比很低,GPS卫星信号到达地面功率约为-160dBW,比接收机热噪声低约30dB,导致GPS系统易被干扰.在GPS系统中,压制式干扰通过发射干扰信号压制GPS接收机前端的GPS卫星信号,从而达到干扰的目的.对GPS接收机的压制干扰可以采用窄带干扰、宽带干扰、调频噪声或锯齿波扫频等.1W辐射功率的压制干扰机可以使85km内的民用GPS接收机无法工作.卫星导航系统抗干扰技术主要分为自适应陷波技术[1-2]、变换域处理技术[3]和自适应天线技术[4-10].自适应陷波器从时域上抑制窄带干扰,成本较低且具有较好的实时性,但会引起有用信号的失真;变换域处理技术从频域、小波域等抑制干扰,但是变换域计算量较大;自适应调零天线可从空域抑制干扰,但抗干扰自由度过少和不能抑制宽带干扰是它的主要问题.多天线的空时自适应抗干扰方法增加了抗干扰的自由度,可有效抑制多个窄带和宽带干扰,该技术广泛应用于军事抗干扰系统中.但是空时权值计算量巨大是该方法的主要缺点;另外,自适应天线阵列增加了抗干扰技术的经济成本.针对上述问题,笔者提出了一种基于神经网络的GPS抗干扰算法.将二阶无限冲击响应(InfiniteImpulseResponse,IIR)格型自适应陷波器与反向传播(BackPropagation,BP)神经网络级联,先利用二阶IIR格型自适应陷波器滤除部分窄带干扰,再利用BP神经网络预测器消除干扰,提高了接收机的抗窄带干扰能力.仿真结果表明,该方法在多个窄带干扰、不同干信比条件下,具有较好的窄带干扰抑制能力,GPS接收机可捕获更多的卫星信号,信噪比提升值更高,而且具有更快的收敛速度.1自适应陷波器抗干扰GPS接收机接收到的信号r(t)可以表示为GPS信号、干扰和噪声的叠加,即r(t)=s(t)+j(t)+n(t),(1)其中,s(t)=AcCi(t)Di(t)sin(L1(t)+L1),为GPS有用信号,n(t)是高斯加性白噪声,j(t)=(2PJ)1/2cos((L1)t+),是窄带干扰.由于窄带干扰容易生成而且干扰频率与GPS信号频率接近,很难通过频域变换去除干扰,因此窄带连续波干扰对GPS接收机具有很强的破坏性.在现有的抗窄带干扰方法中,自适应陷波器(AdaptiveNotchFilter,ANF)抑制干扰技术具有实现简单、抗干扰性能好等优点而受到人们的广泛重视.图1二阶IIR格型自适应陷波器的结构图二阶IIR格型自适应陷波器的结构如图1所示.二阶IIR格型自适应陷波器的传输函数可表示为H(z)=1+21-2z-1+z-21-(1+)z-1+z-2,(2)其中,参数由-3dB带宽B决定,而参数由陷波频率wN决定.和的表达式为=(1-tan(B/2))(1+tan(B/2)),(3)=coswN,wN[0,].(4)图2二阶IIR自适应陷波器的频率响应IIR陷波器结构可分为直接型和格型两种,图2对比了两种二阶IIR自适应陷波器的频率响应.在参数和相同的情况下,IIR格型陷波器比IIR直接型陷波器具有更尖峭的陷波、更精确的陷波频率和更小的失真.2自适应陷波器级联神经网络抗干扰理想自适应陷波器在干扰频率处的值为零,在其他频率值为1,这样可使得陷波的同时尽可能不影响有用信号的频谱.虽然自适应陷波器是一种简单低成本的窄带干扰抑制技术,但是它无法抑制频率邻近有用信号频率的干扰,否则将引起有用信号的失真.

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