【摘要】：新型信號調(diào)制方式-二進制偏移載波(Binary Offset Carrier-BOC)及其衍生類的調(diào)制方式使不同國家或組織的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)了導(dǎo)航頻帶共享,并改進了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度與抗干擾能力,對促進新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用與快速發(fā)展具有重要意義。但是傳統(tǒng)GNSS接收機直接用于BOC調(diào)制信號的捕獲跟蹤時,可能產(chǎn)生幾米到幾十米的同步模糊問題,且多徑干擾的存在也會嚴重影響接收機的定位精度,因此需要針對BOC調(diào)制信號研究無模糊同步方法及多徑干擾抑制技術(shù)。同時,由于衛(wèi)星信號的脆弱性,GNSS接收機易于受到各種有意、無意的干擾�？諘r抗干擾技術(shù)由于其良好的干擾抑制性能受到廣泛關(guān)注,但會使GNSS接收機產(chǎn)生額外的定位偏差,因此無偏差空時干擾抑制算法的研究是現(xiàn)階段的研究熱點。此外,隨著欺騙干擾對GNSS接收機的威脅日漸突出,欺騙干擾的有效檢測與抑制技術(shù)是現(xiàn)階段需要解決的又一關(guān)鍵問題。論文針對上述問題開展BOC調(diào)制信號同步與干擾抑制技術(shù)研究,主要研究工作如下:針對BOC調(diào)制信號的捕獲模糊問題,論文首先從傳統(tǒng)接收機捕獲原理出發(fā),指出BOC調(diào)制信號相關(guān)函數(shù)的多峰結(jié)構(gòu)是引起捕獲模糊的主要原因,進而以更加一般化的多級碼片波形調(diào)制信號為研究對象導(dǎo)出了多級碼片波形信號與BOC調(diào)制信號的互相關(guān)函數(shù)表達式,通過分析互相關(guān)函數(shù)性質(zhì)給出了合成相關(guān)函數(shù)邊峰抑制方法的一般思路。其次,針對傳統(tǒng)檢測統(tǒng)計量直接應(yīng)用于BOC調(diào)制信號時出現(xiàn)多個能量峰的問題,論文從能量檢測與負能量無關(guān)這一基本原則出發(fā),結(jié)合導(dǎo)出的互相關(guān)函數(shù)性質(zhì)提出了一種無模糊檢測統(tǒng)計量設(shè)計方法,并推導(dǎo)出對應(yīng)的本地擴頻調(diào)制信號波形。最后,針對提出的本地調(diào)制信號波形設(shè)計了相應(yīng)的快速實現(xiàn)結(jié)構(gòu),用門控積分運算器代替本地擴頻符號調(diào)制器簡化了捕獲電路結(jié)構(gòu),有利于算法的快速實現(xiàn)。為了有效解決BOC信號的跟蹤模糊與多徑抑制問題,論文通過分析BOC調(diào)制信號的鑒相曲線,指出消除BOC信號相關(guān)函數(shù)邊峰或者重新設(shè)計無模糊鑒相曲線是解決BOC信號跟蹤模糊問題的潛在方案。針對傳統(tǒng)無模糊跟蹤算法在多徑抑制方面的不足,指出通過直接設(shè)計無模糊鑒相曲線可以同時達到模糊消除和多徑抑制的目的。基于多徑誤差產(chǎn)生機理,論文首先設(shè)計出一種以多徑抑制為目的的無模糊鑒相曲線,然后以該鑒相曲線為參考,利用最小二乘方法求出構(gòu)成本地多級碼片波形的最優(yōu)權(quán)矢量。目標(biāo)鑒相曲線被設(shè)計成兩路不同本地信號與接收信號相關(guān)函數(shù)乘積的形式,消除了載波跟蹤誤差對該鑒相器的影響,提高了跟蹤環(huán)路的穩(wěn)健性。在BOC調(diào)制信號的空時自適應(yīng)抗干擾技術(shù)研究中,針對傳統(tǒng)空時自適應(yīng)干擾抑制算法直接應(yīng)用于具有裂譜特性的寬帶BOC調(diào)制信號時出現(xiàn)的陣列輸出信號功率下降及信號失真問題,提出了基于空時導(dǎo)向矢量重構(gòu)的寬帶空時自適應(yīng)干擾抑制算法。提出的算法以BOC信號主瓣頻率及主瓣帶寬為參考設(shè)計空時濾波器通帶,有效解決了期望信號能量損失與信號失真問題。針對空時濾波器引起的GNSS接收機定位偏差問題,論文以空時導(dǎo)向矢量重構(gòu)為基礎(chǔ),通過設(shè)計參考空時導(dǎo)向矢量,提出了一種基于最小方差無失真響應(yīng)準(zhǔn)則的空時自適應(yīng)干擾抑制算法,提出的算法以僅消耗一個空時抗干擾自由度為代價,使得到的空時結(jié)構(gòu)等效FIR濾波器關(guān)于中心抽頭共軛對稱,成功解決了系統(tǒng)傳遞函數(shù)非線性引起的定位偏差問題。在欺騙干擾的檢測與抑制方法研究中,針對傳統(tǒng)欺騙干擾檢測方法實現(xiàn)難度大,適用范圍有限,代價高且不能進行干擾抑制的缺點,提出了基于波束空間DOA估計與信號功率估計、信號互相關(guān)峰監(jiān)測的聯(lián)合檢測與抑制方法。該方法根據(jù)接收機所處的應(yīng)用平臺及實際場景合理規(guī)劃期望空間,通過波束空間變換對其他空間干擾信號進行有效壓制,利用波束空間DOA估計得到期望空間內(nèi)信號源的方向,通過計算、比較各信號源的信噪比,并對信號源之間的互相關(guān)峰進行監(jiān)測可有效判定欺騙干擾的存在,最后通過斜投影運算提取欺騙干擾并將其從波束空間數(shù)據(jù)中剔除,達到干擾抑制的目的。
【圖文】：

BPSK調(diào)制Fig.2.1WaveformsforBPSKmodul

BPSK 調(diào)制信號與多級碼片調(diào)制信號的歸一化功率譜密度zed power spectral density of BPSK modulated signal and multilevelmodulation signal的調(diào)制原理與數(shù)學(xué)表示傳統(tǒng) BPSK 調(diào)制的基礎(chǔ)上，對 PRN 碼序列與正、余弦符號函數(shù)得到的。BOC 調(diào)制信號通常表示成( )scBOC f, f的形式，其中fs0nfc= 為擴頻碼對應(yīng)的頻率，0f 為基準(zhǔn)參考頻率且 f 1.023MH0= 示形式為 BOC (m , n)。圖 2.3 給出了 BOC 信號的生成過程。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN967.1

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本文編號：2602568