本文選題：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)　切入點(diǎn)：抗干擾　出處：《北京理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用電磁環(huán)境的日益復(fù)雜和干擾技術(shù)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的各類應(yīng)用已經(jīng)受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)已經(jīng)成為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成功應(yīng)用的基礎(chǔ)之一,因其直接關(guān)系到戰(zhàn)場“制導(dǎo)航權(quán)”的問題而受到各國的廣泛關(guān)注和深入研究。多維域綜合抗干擾技術(shù)根據(jù)干擾信號和期望信號在不同維度上如時(shí)間維度、頻率維度、空間維度等表現(xiàn)出的不同特性,在各維度上針對干擾信號進(jìn)行干擾抑制,可全面提升衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力。在此背景下,本文將針對多種干擾共存下的抗干擾需求和抗干擾算法的低復(fù)雜度需求展開多維域抗干擾算法在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中應(yīng)用的研究,并對抗干擾算法對測距性能的影響進(jìn)行分析。本文的主要工作和創(chuàng)新性成果如下:1.針對非相干壓制干擾和多徑干擾同時(shí)存在的情況,提出了一種基于雙重重疊子陣的波束成形算法,可實(shí)現(xiàn)相關(guān)前、相關(guān)后波束成形器(PAPC-BF)與空間平滑算法的融合,解決非相關(guān)壓制干擾和多徑干擾同時(shí)存在時(shí)的干擾抑制問題。算法首先基于提出的雙重重疊子陣結(jié)構(gòu)利用相關(guān)前波束成形器進(jìn)行非相關(guān)干擾的抑制;然后基于相關(guān)后波束成形器采用空間平滑的解相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)對相關(guān)信號的信源個(gè)數(shù)和波達(dá)方向估計(jì);最后基于對干擾、多徑和期望信號的波達(dá)方向估計(jì)進(jìn)行波束成形。通過計(jì)算機(jī)仿真與傳統(tǒng)波束成形算法的性能進(jìn)行比較,仿真結(jié)果表明,基于雙重重疊子陣的自適應(yīng)波束成形算法可以實(shí)現(xiàn)在低信噪比情況SNR≤-40dB時(shí)對期望導(dǎo)航信號、非相關(guān)壓制干擾和多徑干擾的波達(dá)方向估計(jì)并進(jìn)行有效地波束成形,在高信噪比情況下比相關(guān)前波束成形器和相關(guān)后波束成形器都具有更加出色的干擾抑制性能。2.為解決傳統(tǒng)時(shí)域自適應(yīng)濾波算法應(yīng)用到過采樣衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)中而面臨的由于采樣值相關(guān)性造成預(yù)測誤差的問題,提出了間隔型時(shí)域自適應(yīng)濾波窄帶干擾抑制算法。該算法基于非連續(xù)間隔的濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),消除輸入濾波器采樣值之間的相關(guān)性,克服自適應(yīng)濾波器在抑制窄帶干擾時(shí)對導(dǎo)航信號產(chǎn)生惡化的問題。通過仿真與傳統(tǒng)自適應(yīng)濾波算法進(jìn)行性能比較,內(nèi)插型時(shí)域自適應(yīng)濾波器不僅可以在干擾頻率處形成零陷,而且在信號通帶內(nèi)的平坦度也遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的自適應(yīng)濾波器,在高、低信噪比情況下均可實(shí)現(xiàn)窄帶干擾的有效抑制。3.針對抗干擾算法對衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測量零值的影響,從抗干擾算法對接收機(jī)載波相位測量零值和碼相位測量零值兩方面的影響展開討論。首先給出干擾抑制下的接收機(jī)跟蹤環(huán)路模型,結(jié)合干擾抑制模塊的等效濾波模型進(jìn)行理論分析,針對載波相位測量零值偏差和碼相位測量零值偏差的數(shù)學(xué)表達(dá)進(jìn)行理論推導(dǎo),并分別對具有線性相位和非線性相位特性的等效濾波器對接收機(jī)測量零值的影響展開討論,最后通過仿真驗(yàn)證本章所提出分析模型的正確性。仿真結(jié)果表明,等效濾波器是線性相位濾波器的干擾抑制算法不會造成載波相位和碼相位測量零值的偏差;等效濾波器是非線性相位濾波器的干擾抑制算法對載波相位的影響可以根據(jù)式(5.27)進(jìn)行補(bǔ)償,對碼相位測量零值的影響取決于濾波器與偽碼自相關(guān)函數(shù)相關(guān)的結(jié)果。文章推導(dǎo)的簡化分析模型與仿真結(jié)果吻合,驗(yàn)證了本章分析模型的有效性,可以用于指導(dǎo)導(dǎo)航測距接收機(jī)干擾抑制算法的設(shè)計(jì),從而在干擾抑制的基礎(chǔ)上保證導(dǎo)航測距的性能,為衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的干擾抑制算法設(shè)計(jì)提供理論支撐。4.針對XX-1星載測距接收機(jī)干擾檢測與抑制和XX-2星間測距鏈路干擾檢測與抑制項(xiàng)目的研制要求,不考慮陣列天線的信號處理方法,從抗干擾接收機(jī)的硬件設(shè)計(jì)、低復(fù)雜度干擾抑制算法的方案設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)以及可對抗多種干擾的綜合抗干擾模塊設(shè)計(jì)等方面給出抗干擾模塊的具體實(shí)現(xiàn)方案和實(shí)現(xiàn)結(jié)果,為了全面驗(yàn)證綜合抗干擾模塊的性能,給出中頻測試、射頻有線測試、射頻無線測試、高低溫測試以及開關(guān)機(jī)測試的測試平臺搭建方法和具體測試項(xiàng)目,最后給出在驗(yàn)證平臺上的測試結(jié)果。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的抗干擾算法滿足研制目標(biāo),可在低復(fù)雜度的約束下滿足星載、星間測距的干擾抑制需求。所承擔(dān)的項(xiàng)目已成功交付。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1663177