衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要通過(guò)人造衛(wèi)星作為信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的中繼站,通過(guò)上下行鏈路建立地球站間的無(wú)線通信,可實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離、高覆蓋面、低延時(shí)的信息傳輸,而且導(dǎo)航系統(tǒng)存在接收電平低、接收機(jī)靈敏度高、接收信號(hào)比較微弱、導(dǎo)航信號(hào)在同一頻率發(fā)射、調(diào)制、信噪比極低、下行鏈路容易干擾等問(wèn)題。系統(tǒng)分析了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾主要應(yīng)用技術(shù);介紹了接收機(jī)主要干擾類型;提出了時(shí)空二維聯(lián)合處理(STAP)抗窄帶干擾技術(shù)模型及最小均方誤差濾波器(MMSE)算法;通過(guò)仿真研究,該方法抑制窄帶干擾效果較好。
【部分圖文】：

由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要通過(guò)人造衛(wèi)星作為信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的中繼站，通過(guò)上下行鏈路建立地球站間的無(wú)線通信，可實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離、高覆蓋面、低延時(shí)的信息傳輸，而且導(dǎo)航系統(tǒng)存在接收電平低、接收機(jī)靈敏度高、接收信號(hào)比較微弱、導(dǎo)航信號(hào)在同一頻率發(fā)射、調(diào)制、信噪比極低、下行鏈路容易干擾等特性，所以目前，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)抗干擾研究硬件方面主要是擴(kuò)頻通信、數(shù)字信號(hào)處理、陣列天線等，軟件方面主要是自適應(yīng)抗干擾算法等�；诳垢蓴_技術(shù)的應(yīng)用，涉及技術(shù)較多。由于數(shù)字信號(hào)對(duì)于信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)相關(guān)的變換、加密和存儲(chǔ)、傳輸?shù)忍幚�，具有無(wú)噪聲累積效應(yīng)以及超強(qiáng)的編碼糾錯(cuò)功能，具有很強(qiáng)的抗干擾性，目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)，利用時(shí)分復(fù)用、時(shí)分多址和碼分多址等數(shù)字通信技術(shù)。另外，隨著頻率資源的日益緊張，許多國(guó)家采用了擴(kuò)頻通信機(jī)制，滿足低信噪比狀態(tài)下或者信號(hào)完全被噪聲淹沒(méi)情況下，通過(guò)增加信道帶寬展開(kāi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的高可靠性需求。擴(kuò)頻通信(Spread Spectrum Communication,SSC)將傳輸信號(hào)頻譜按照特定擴(kuò)頻函數(shù)模型拓?fù)涑蓪掝l信號(hào)進(jìn)入信道傳輸，同時(shí)在接收端應(yīng)用同一擴(kuò)頻函數(shù)對(duì)接收信號(hào)的頻譜進(jìn)行壓縮處理，恢復(fù)出傳輸信號(hào)原有帶寬。根據(jù)香農(nóng)公式推導(dǎo)，可以求出最小信噪比（S/N）狀態(tài)下的帶寬B:式（1）中：

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航空時(shí)域?yàn)V波接收來(lái)自智能陣列天線接收信號(hào)，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)、干擾信號(hào)以及多種噪聲等時(shí)域及多空域特征進(jìn)行跟蹤分析、濾波，從而消除干擾和噪聲，確保衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)正常接收并保證信號(hào)的不失真。如圖2所示的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空時(shí)抗干擾接收原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用GNSS多模MIMO接收機(jī)智能陣列天線單元對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行捕獲，接收天線陣列單元把接收到的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)外置的LNA(低噪聲放大器)、SAW(聲表面波濾波器)等電路簡(jiǎn)單處理后由RF端口送入接收機(jī)射頻信號(hào)處理模塊，射頻信號(hào)處理芯片以及TCXO單元對(duì)衛(wèi)星高頻信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、變頻處理后形成中頻信號(hào)，中頻信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)復(fù)數(shù)濾波器、增益放大器(PGA)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等處理后形成數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行傳輸。由數(shù)字基帶信號(hào)處理芯片、RTC晶振、串行接口等電路構(gòu)成的數(shù)字基帶信號(hào)處理單元對(duì)數(shù)字信號(hào)捕獲跟蹤后，分別得到偽距觀測(cè)量數(shù)據(jù)、載波相位、多普勒觀測(cè)量數(shù)據(jù)等信息，隨后進(jìn)行數(shù)字同步后提取衛(wèi)星信號(hào)中的導(dǎo)航電文等信息，利用定位算法，解析定位等信息，再按照NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸和應(yīng)用[2]。射頻信道模塊對(duì)智能陣列天線獲取的微弱高頻信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、濾波、再放大以及上、下變頻處理等，為抗干擾處理模塊以及接收機(jī)提供穩(wěn)定的信號(hào)通路。其中頻率源及功分器部分的主要功能是為變頻器模塊和抗干擾處理模塊提供頻率基準(zhǔn)。射頻信號(hào)處理芯片外部通過(guò)溫補(bǔ)晶振(TCXO)，該晶振的信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)(PLL)和分頻電路后，分別為兩路MIX和ADC提供本機(jī)振蕩源和采樣頻率。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)采用時(shí)空二維聯(lián)合處理(STAP)抗窄帶干擾技術(shù)，形成數(shù)字信號(hào)處理與智能陣列天結(jié)合的系統(tǒng)自適應(yīng)抗窄帶干擾的能力。STAP技術(shù)把一維的時(shí)域、頻域及空域?yàn)V波推廣到時(shí)間與空間的二維域中，形成空時(shí)二維處理結(jié)構(gòu)。時(shí)空二維聯(lián)合自適應(yīng)抗窄帶干擾技術(shù)可以在高斯噪聲環(huán)境下疊加鋪獲信號(hào)的模型，利用統(tǒng)計(jì)似然比檢測(cè)理論，在智能陣列天線每一個(gè)陣元結(jié)構(gòu)方面一個(gè)多抽頭FIR濾波器功能，消除干擾和噪聲。獨(dú)立天線陣元中的各級(jí)延時(shí)形成一個(gè)FIR濾波器，多陣元時(shí)間延遲節(jié)點(diǎn)形成空域自適應(yīng)濾波器，在空域辨識(shí)空間干擾源，形成空域零陷，實(shí)現(xiàn)了空時(shí)二維域消除干擾的能力。實(shí)際應(yīng)用中，采用擴(kuò)頻技術(shù)中直接序列擴(kuò)頻。其通過(guò)待傳輸信號(hào)同高速率偽隨機(jī)碼波形相乘控制載波信號(hào)的參量，形成傳輸信號(hào)帶寬擴(kuò)展后進(jìn)入通信信道傳輸。在接收端采用同一偽隨機(jī)碼（PN碼)對(duì)擴(kuò)展頻譜實(shí)施壓縮，恢復(fù)出待傳輸信號(hào)原有帶寬，實(shí)現(xiàn)抗干擾和隱蔽信號(hào)的信息通信目的。如圖3所示擴(kuò)頻MIMO陣列天線通信信道傳輸模型[3]�？諘r(shí)二維算法關(guān)鍵在于利用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)空權(quán)矢量求解的方法。時(shí)、空權(quán)矢量采用線性約束最小方差準(zhǔn)則、最小均方誤差準(zhǔn)則、最大信干噪比準(zhǔn)則、最大似然準(zhǔn)則等多種準(zhǔn)則來(lái)約束。一般實(shí)際應(yīng)用中多采用線性約束最小方差準(zhǔn)則(Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV),LCMV利用導(dǎo)航信號(hào)功率遠(yuǎn)低于噪聲和干擾功率的特性，削弱干擾信號(hào)的能量。LCMV的最優(yōu)處理器可以實(shí)現(xiàn)有用衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)與干擾信號(hào)的分離，確保信號(hào)不失真，在時(shí)空聯(lián)合處理?xiàng)l件下同時(shí)對(duì)空域和時(shí)域進(jìn)行約束，調(diào)整權(quán)值使輸出信號(hào)（功率）方差最小。LCMV準(zhǔn)則數(shù)學(xué)算法公式為：

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳福全;;基于DRFM的雷達(dá)信號(hào)干擾技術(shù)研究[J];電子制作;2015年03期

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1 李鵬程;易翔;楊峰;趙賢;;衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)空時(shí)自適應(yīng)抗干擾技術(shù)研究[A];第二屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集[C];2011年

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1 黃U

本文編號(hào)：2820275