基于干擾方接收裝備的自適應(yīng)信號(hào)消擾技術(shù)研究

　　一般情況下，膨脹運(yùn)算減小了信號(hào)的谷值，擴(kuò)展了峰頂;而腐蝕運(yùn)算減小了信號(hào)的峰值，加寬了谷域。開運(yùn)算可以抑制信號(hào)的尖峰，閉運(yùn)算可以抑制信號(hào)的波谷。開、閉運(yùn)算所能濾除正、負(fù)脈沖的寬度取決于運(yùn)算所使用的結(jié)構(gòu)元素 的寬度M。如果信號(hào)中噪聲脈沖的寬度不超過所選結(jié)構(gòu)元素的寬度，就可以被開、閉運(yùn)算所去除。所以直接形態(tài)學(xué)開運(yùn)算也可以完成噪聲基底的估計(jì)，但是存在較寬信號(hào)時(shí)需要較大的結(jié)構(gòu)元素，實(shí)際計(jì)算量較大。為節(jié)約運(yùn)算資源和運(yùn)算時(shí)間，先對(duì)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分段最小值抽取，對(duì)抽取序列選用較小的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算，然后再進(jìn)行插值得到噪聲基底估計(jì)值。

　　圖4通過圖形描述給出了對(duì)30點(diǎn)譜線數(shù)據(jù)用形態(tài)學(xué)方法估計(jì)噪聲基底的處理過程。按每3點(diǎn)均勻劃分為一個(gè)分段，用圖中的虛線分開。開運(yùn)算結(jié)構(gòu)元素為1X2。

　　頻譜數(shù)據(jù)分段后會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一是段內(nèi)譜線只有一部分是信號(hào)譜線(如圖4(a)的分段3、4、7、9)或全部是噪聲譜線(如圖4(a)的分段1、2、5、6、10)，這時(shí)該段的最小值反映了該段的噪聲基底值。二是段內(nèi)譜線全部為信號(hào)譜線(如圖4(a)的分段8)，段內(nèi)的最小值反映了信號(hào)的頻譜幅度，在最小值抽取序列中表現(xiàn)為突出的尖峰(如圖4(b))。將最小值抽取序列作為二值圖像，通過形態(tài)學(xué)開運(yùn)算消除尖峰(圖4(b))，作為各段噪聲基底的估計(jì)值。插值后的噪聲基底估計(jì)值如圖4(c)所示。

　　由式(4)可知，求各段的最小值等價(jià)于用等于分段長度的結(jié)構(gòu)元素對(duì)分段數(shù)據(jù)做一次腐蝕運(yùn)算。在對(duì)腐蝕運(yùn)算選擇結(jié)構(gòu)元素(1*M)即確定分段長度M時(shí)，主要考慮將分段內(nèi)的噪聲起伏控制在一定的范圍(如小于1dB)。

　　開運(yùn)算結(jié)構(gòu)元素為線性結(jié)構(gòu)元素1*M，M主要取決于存在的最寬信號(hào)所占的分段數(shù)K，即M≥K。結(jié)構(gòu)元素的選擇與頻譜分段有密切的聯(lián)系，在可能的最大信號(hào)帶寬確定的條件下，分段長度越短，結(jié)構(gòu)元素的尺寸越大，實(shí)現(xiàn)起來越復(fù)雜。因此，在開運(yùn)算的計(jì)算開銷允許的情況下盡量取較小的分段長度。當(dāng)結(jié)構(gòu)元素為線性結(jié)構(gòu)元素時(shí)，腐蝕運(yùn)算等價(jià)于最小值濾波，膨脹運(yùn)算等價(jià)與最大值濾波。實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，開運(yùn)算可通過最大值濾波和最小值濾波級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。

　　檢測(cè)門限估計(jì)

　　去掉噪聲基底的頻譜近似等于高斯白噪聲和信號(hào)的疊加，其中未疊加信號(hào)的頻譜近似保留了高斯白噪聲的特征。將3.1.1節(jié)噪聲基底估計(jì)的最小值抽取序列開運(yùn)算前后的結(jié)果做差，差的絕對(duì)值較小的所有分段內(nèi)的譜線視為未疊加信號(hào)的譜線。因此可以采用N-Sigma方法對(duì)未疊加信號(hào)的譜線進(jìn)行處理來估計(jì)檢測(cè)門限。

　　如果己方的偵察設(shè)備可以提前獲知己方強(qiáng)信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)，如：通信制式(定頻、跳頻)、干擾樣式(MFM、QPSK等)、通信頻率、通信帶寬等參數(shù)，檢測(cè)方法相對(duì)簡單。假如不能獲得己方干擾信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)，則通過信號(hào)強(qiáng)度的大小和預(yù)先設(shè)定的判決門限來判斷是否存在己方強(qiáng)信號(hào)。如果存在己方強(qiáng)信號(hào)，對(duì)己方強(qiáng)信號(hào)的帶寬、信號(hào)強(qiáng)度、通信制式、中心頻率進(jìn)行估計(jì)，如果己方通信信號(hào)為跳頻信號(hào)，還需要判斷出己方跳頻信號(hào)的跳頻范圍。

　　己方強(qiáng)信號(hào)的提取

　　文章采用數(shù)字FIR帶通濾波器對(duì)己方通信信號(hào)進(jìn)行提取。為了能夠最快速地設(shè)計(jì)出合適的FIR帶通濾波器，并盡可能降低處理復(fù)雜度，我們提出以兩組預(yù)先設(shè)計(jì)好的FIR帶通濾波器組為基礎(chǔ)，來構(gòu)造各種FIR帶通濾波器的方法，該方法如下。