基于干擾方接收裝備的自適應(yīng)信號消擾技術(shù)研究

　　一般情況下，膨脹運算減小了信號的谷值，擴展了峰頂;而腐蝕運算減小了信號的峰值，加寬了谷域。開運算可以抑制信號的尖峰，閉運算可以抑制信號的波谷。開、閉運算所能濾除正、負脈沖的寬度取決于運算所使用的結(jié)構(gòu)元素 的寬度M。如果信號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、閉運算所去除。所以直接形態(tài)學(xué)開運算也可以完成噪聲基底的估計，但是存在較寬信號時需要較大的結(jié)構(gòu)元素，實際計算量較大。為節(jié)約運算資源和運算時間，先對頻譜數(shù)據(jù)進行分段最小值抽取，對抽取序列選用較小的結(jié)構(gòu)元素進行形態(tài)學(xué)開運算，然后再進行插值得到噪聲基底估計值。

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

　　頻譜數(shù)據(jù)分段后會出現(xiàn)兩種情況：一是段內(nèi)譜線只有一部分是信號譜線(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)譜線全部為信號譜線(如圖4(a)的分段8)，段內(nèi)的最小值反映了信號的頻譜幅度，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)開運算消除尖峰(圖4(b))，作為各段噪聲基底的估計值。插值后的噪聲基底估計值如圖4(c)所示。

　　由式(4)可知，求各段的最小值等價于用等于分段長度的結(jié)構(gòu)元素對分段數(shù)據(jù)做一次腐蝕運算。在對腐蝕運算選擇結(jié)構(gòu)元素(1*M)即確定分段長度M時，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，實現(xiàn)起來越復(fù)雜。因此，在開運算的計算開銷允許的情況下盡量取較小的分段長度。當結(jié)構(gòu)元素為線性結(jié)構(gòu)元素時，腐蝕運算等價于最小值濾波，膨脹運算等價與最大值濾波。實際實現(xiàn)時，開運算可通過最大值濾波和最小值濾波級聯(lián)實現(xiàn)。

　　檢測門限估計

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

　　如果己方的偵察設(shè)備可以提前獲知己方強信號的先驗知識，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)，檢測方法相對簡單。假如不能獲得己方干擾信號的先驗知識，則通過信號強度的大小和預(yù)先設(shè)定的判決門限來判斷是否存在己方強信號。如果存在己方強信號，對己方強信號的帶寬、信號強度、通信制式、中心頻率進行估計，如果己方通信信號為跳頻信號，還需要判斷出己方跳頻信號的跳頻范圍。

　　己方強信號的提取

　　文章采用數(shù)字FIR帶通濾波器對己方通信信號進行提取。為了能夠最快速地設(shè)計出合適的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。