GPS接收機(jī)抗干擾研究.pdf

1、導(dǎo)航系統(tǒng)正用于戰(zhàn)場(chǎng)各種武器平臺(tái)及飛行器，但容易受到干擾。因此導(dǎo)航信號(hào)抗干擾當(dāng)前受到嚴(yán)重關(guān)注，是在理論、實(shí)現(xiàn)算法及技術(shù)等方面需要深入研究的課題。本文結(jié)合兩個(gè)科研項(xiàng)目：一、航天部某研究所的委托的“GPS/GLONASS/北斗I三?？垢蓴_中頻模塊設(shè)計(jì)”；二、通信抗干擾技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目“空時(shí)頻多維DOA估計(jì)與方向約束抗干擾濾波技術(shù)研究”。這兩個(gè)課題都與全球定位系統(tǒng)(GPS:Globe Positioning System)抗干擾技術(shù)

2、密切相關(guān)。
　　空時(shí)自適應(yīng)處理(STAP:Space-Time Adaptive Processing)有較大的抗干擾自由度，是應(yīng)對(duì)干擾環(huán)境的一種有效方法。為避開矩陣特征分解，可采用正交投影方法實(shí)現(xiàn)STAP。正交投影類算法都存在一個(gè)問題，即存在一個(gè)最佳的投影次數(shù)，超過之后會(huì)使信干噪比下降，這在實(shí)際中更明顯。針對(duì)這一問題，提出兩種解決方法。一、將對(duì)角加載引入典型的正交投影算法多級(jí)維納濾波中，提高了算法的魯棒性，使其在實(shí)際環(huán)境中獲得穩(wěn)

3、定的抗干擾性能。二、運(yùn)用多級(jí)維納濾波器對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)矢量進(jìn)行分析，估計(jì)出最佳投影次數(shù)，從而獲得最優(yōu)抗干擾效果。
　　為使導(dǎo)航信號(hào)平臺(tái)在多干擾環(huán)境下仍能正常工作，需在陣元數(shù)有限情況下，發(fā)揮現(xiàn)有接收天線的最大效能。對(duì)此采用級(jí)聯(lián)方法處理，在復(fù)雜信號(hào)接收環(huán)境下檢測(cè)并消除窄帶干擾，然后用自適應(yīng)陣消除其余干擾。在接收信號(hào)中含有多種干擾時(shí)，頻譜較為復(fù)雜，難以采用一般處理窄帶干擾的方法。為解決這一問題，采用了一種滑窗式的頻譜處理法，可以在較復(fù)雜的頻譜

4、中有效檢測(cè)出單頻和窄帶干擾。在空域處理中，提出一種成對(duì)變換的Jacobi迭代運(yùn)算方法，可削減協(xié)方差矩陣特征分解的運(yùn)算量。
　　戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，非平穩(wěn)干擾以及載體高速運(yùn)動(dòng)對(duì)抗干擾性能影響較大，有必要研究有效解決方法。線性掃頻(LFM: Linear Frequency Modulation)干擾是典型的非平穩(wěn)干擾。可按如下方式處理：通過時(shí)頻分析提取干擾信號(hào)參數(shù)，據(jù)此構(gòu)建干擾子空間，用子空間投影的方法即可消除干擾。本文提出一種LFM干擾參

5、數(shù)估計(jì)方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的Weigner-Hough變換，可以極大的減小運(yùn)算量。文中分析了子空間投影處理中參數(shù)估計(jì)誤差對(duì)于抗干擾性能的影響，給出相應(yīng)解決方法。一般性非平穩(wěn)干擾可用自適應(yīng)陣對(duì)消，文中4.2節(jié)研究了該類干擾的波達(dá)方向估計(jì)，但將處理過程放在4.3節(jié)與平穩(wěn)干擾一起討論。這是因?yàn)?，如用自適應(yīng)陣處理，非平穩(wěn)和平穩(wěn)干擾可采用同樣的處理方式。因此沒必要在第4.2節(jié)單獨(dú)討論非平穩(wěn)信號(hào)的對(duì)消。在時(shí)頻分布的優(yōu)化處理中，推導(dǎo)出自源點(diǎn)與互源點(diǎn)對(duì)應(yīng)矩

6、陣的跡的表達(dá)式，根據(jù)表達(dá)式可以清楚選出自源點(diǎn)。由于載體高速運(yùn)動(dòng)以及自身高頻振動(dòng)，干擾入射角在處理時(shí)段內(nèi)有變動(dòng)，可能使抗干擾性能下降很大，因此有必要研究應(yīng)對(duì)方法?？煞指蓴_方向已知和未知兩種情況討論。當(dāng)干擾方向已知時(shí)，可用傳統(tǒng)方法解決上述問題。對(duì)于干擾方向未知的情況，本文提出一種方法，在最優(yōu)化表述中使用適合于實(shí)際情況的約束條件，據(jù)此推導(dǎo)出具備零陷擴(kuò)展功能的自適應(yīng)權(quán)值，可以有效應(yīng)對(duì)載體動(dòng)態(tài)帶來的干擾入射角偏移。
　　在GPS抗干擾的理論