统计特性捷变的阻塞信号构建方法及系统与流程

本技术涉及导航阻塞信号，例如涉及一种统计特性捷变的阻塞信号构建方法及系统。

背景技术：

1、在现代导航接收机中，自适应调零技术通过多阵元接收天线和多时间样本的联合处理，自适应地估计阻塞信号协方差矩阵，形成最优的自适应滤波权值，对干扰进行有效的对消，自适应调零能够有效压制恒定统计特性的干扰信号。

2、自适应调零算法的基础是假设在观测窗口内阻塞信号的统计特性保持平稳，传统的导航阻塞信号产生方法如高斯白噪声信号、调频信号等，具有相对恒定的统计特性，难以在毫秒级时间尺度上同时改变信号的均值、功率谱、频谱形状等多维统计特性，因此也难以使这些变化的速率超过自适应调零算法的追踪能力。在足够长的观测窗口内，上述阻塞信号的协方差矩阵可以被接收机准确估计，自适应调零接收机可以基于这个稳定的协方差矩阵形成有效的自适应权值。

3、现有的时变阻塞方法虽然尝试改变阻塞信号特性，但变化往往表现为周期性或可预测的模式，如线性频率调制、固定周期的功率调制等。接收机可以通过学习和跟踪这些变化规律，逐步调整自适应算法的参数，最终仍能形成有效的对消能力。某些研究尝试在单一维度上引入非平稳性，如仅改变功率或仅改变频谱中心频率，然而，自适应调零算法的自由度来自于空间维度、频率维度和时间维度的联合处理，单一维度的变化往往可被部分补偿，此类单一维度引入非平稳性的方法不足以有效破坏stap（space-time adaptiveprocessing，空时自适应处理）等自适应调零算法的多维度自适应机制。

技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

2、本公开实施例提供了一种统计特性捷变的阻塞信号构建方法和系统，以有效对抗stap等现代导航接收机的自适应调零抗干扰机制。

3、在一些实施例中，所述方法包括：构建统计特性参数库；其中，统计特性参数库包括不同类型的统计特性参数；按照统计特性切换周期对阻塞信号发射时长进行时段划分，获得连续的统计特性切换时段；其中，各统计特性切换时段内阻塞信号的一阶统计特性固定，且二阶统计特性变化；每完成一个统计特性切换时段，从统计特性参数库选取下一切换时段的统计特性参数，以使相邻时段的二阶统计特性无周期性规律且具备统计不可预测；基于分层切换策略匹配不同类型统计特性参数的切换时段，并分时切换对应类型的统计特性参数，实现在不同时间尺度下二阶统计特性的交错捷变；在基带数字域并行生成k路阻塞信号，对k路阻塞信号进行叠加处理以生成非平稳阻塞信号。

4、在一些实施例中，每完成一个统计特性切换时段，从统计特性参数库选取下一切换时段的统计特性参数，包括：在当前统计特性切换时段的结束时刻，以当前统计特性参数为基准，按照选择概率正比机制从统计特性参数库概率加权选择下一切换时段的候选统计特性参数；通过伪随机序列生成器为各统计特性切换时段生成索引；按照索引从候选统计特性参数中映射得到对应切换时段的基础统计特性参数；其中，相邻统计特性切换时段对应的统计特性参数在参数空间的距离大于或者等于距离阈值；以基础统计特性参数作为下一切换时段的统计特性参数。

5、在一些实施例中，选择概率正比机制满足：；上式中，为选择下一切换时段的候选统计特性参数的条件概率，为基础统计特性参数和下一切换时段的候选统计特性参数的特征值差异。

6、在一些实施例中，构建统计特性参数库，包括：预先构建复均值库以及功率包络函数库、频谱参数集库；其中，复均值库包括l个复数值，功率包络函数库包括m个功率包络函数，频谱参数集库包括p个频谱形状参数向量；根据复均值库以及功率包络函数库、频谱参数集库进行组合，生成参数组合；计算相邻切换时段的两组参数组合对应的理论gram矩阵，并根据理论gram矩阵得到两组参数组合的特征值差异；筛选出特征值差异满足预设特征值条件的备选参数组合，整合备选参数组合以构建统计特性参数库。

7、在一些实施例中，预设特征值条件包括：；上式中，为任意两参数组合的特征值差异为特征差异阈值。

8、在一些实施例中，基于分层切换策略匹配不同类型统计特性参数的切换时段，并分时切换对应类型的统计特性参数，实现在不同时间尺度下二阶统计特性的交错捷变，包括：根据统计特性切换周期分别配置快速层时间段、中速层时间段以及慢速层时间段；其中，快速层时间段对应功率包络函数，中速层时间段对应频谱参数，慢速层时间段对应复均值；在快速层时间段内，在统计特性切换周期的结束时刻，更新为下一切换时段对应的功率包络函数；在中速层时间段内，在统计特性切换周期的结束时刻，更新为下一切换时段对应的频谱参数；在慢速层时间段内，在统计特性切换周期的结束时刻，更新为下一切换时段对应的复均值。

9、在一些实施例中，在基带数字域并行生成k路阻塞信号，对k路阻塞信号进行叠加处理以生成非平稳阻塞信号，包括：叠加k路阻塞信号，生成原始非平稳阻塞信号；对原始非平稳阻塞信号依次进行数模转换和混频、功率放大处理，生成非平稳阻塞信号。

10、在一些实施例中，还包括：获得连续的统计特性切换时段之后，以及每完成一个统计特性切换时段，从统计特性参数库选取下一切换时段的统计特性参数之前，在当前统计特性切换时段内，通过时间窗函数对该时段的功率谱密度进行平滑加权融合，以实现阻塞信号统计统计特性的平滑过渡。

11、在一些实施例中，所述系统，包括：参数库管理模块，被配置为构建统计特性参数库；其中，统计特性参数库包括不同类型的统计特性参数；在基带数字域并行生成k路阻塞信号，对k路阻塞信号进行叠加处理以生成非平稳阻塞信号；统计特性切换控制模块，被配置为按照统计特性切换周期对阻塞信号发射时长进行时段划分，获得连续的统计特性切换时段；其中，各统计特性切换时段内阻塞信号的一阶统计特性固定，且二阶统计特性变化；非平稳信号生成模块，被配置为每完成一个统计特性切换时段，从统计特性参数库选取下一切换时段的统计特性参数，以使相邻时段的二阶统计特性无周期性规律且具备统计不可预测，以及基于分层切换策略匹配不同类型统计特性参数的切换时段，并分时切换对应类型的统计特性参数，实现在不同时间尺度下二阶统计特性的交错捷变；信号合成模块，被配置为在基带数字域并行生成k路阻塞信号；射频接口模块，被配置为对k路阻塞信号进行叠加处理以生成非平稳阻塞信号。

12、在一些实施例中，射频接口模块包括：数模转换器，被配置为对原始非平稳阻塞信号进行数模转换以获得模拟非平稳阻塞信号；射频前端链路，被配置为对模拟非平稳阻塞信号依次进行混频和功率放大处理，生成统计特性捷变的非平稳阻塞信号并通过发射天线辐射。

13、本公开实施例提供的统计特性捷变的阻塞信号构建方法和系统，可以实现以下技术效果：

14、通过构建包含不同类型统计特性参数的统计特性参数库，并结合统计特性切换周期对阻塞信号发射时长进行时段划分，使各切换时段内阻塞信号的一阶统计特性保持固定，二阶统计特性动态可变，彻底打破传统自适应调零算法的平稳统计特性基础。同时，每完成一个统计特性切换时段，从统计特性参数库中选取下一切换时段的统计特性参数，有效规避二阶统计特性出现周期性变化规律，使阻塞信号的统计演变过程具备极强随机性与不可预测性，接收机无法通过短时信号采样、机器学习方式完成干扰特征的拟合、学习与预判，杜绝干扰特征被破译、对抗抵消，保证阻塞干扰的稳定性与隐蔽性。

15、还基于分层切换策略实现不同类型统计特性参数的分时交错捷变，相比于单一参数的干扰方式，提升了阻塞信号统计特性变化的复杂度，对接收机多维自适应调零环路造成动态追踪压力。在此基础上，通过在基带数字域并行生成并叠加k路阻塞信号，构建生成非平稳阻塞信号，使得接收机自适应权值的收敛速率无法达到统计特性的捷变速率，难以迭代形成有效的调零权值，最终导致接收机抗干扰调零性能接近失效，显著提升对自适应抗干扰接收机的全域压制能力与干扰效能。

16、本技术通过在毫秒级时间尺度内动态调节阻塞信号的多维统计特性，使得阻塞信号的特征值演变速率超过接收机的自适应追踪能力，从而有效对抗stap等现代导航接收机的自适应调零抗干扰机制。

17、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。