导航接收机自适应抗干扰算法研究与实现

作     者：李成城 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李鹏;易翔

授予年度：2020年

学科分类：11[军事学] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 110503[军事学-军事通信学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 1104[军事学-战术学] 082601[工学-武器系统与运用工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 080401[工学-精密仪器及机械] 0826[工学-兵器科学与技术] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：卫星导航系统 抗干扰 功率倒置算法 空时自适应 FPGA 

摘      要：凭借着高精度、实时性、全天候等定位特点,卫星导航系统不仅在大气观测、交通导航、工程测量等民用领域应用广泛,而且在军事斗争中起着举足轻重的作用。卫星导航系统战略意义重大,各个国家都在大力开展卫星导航相关技术的研究,谁占领卫星导航技术的制高点,谁就占领了先机。然而卫星信号到达地表时功率极低,而且环境中存在着各式各样的干扰,所以进行卫星导航抗干扰的研究以保证导航信号正确被接收机接收显得尤为重要。在这样的背景下,本文进行了自适应抗干扰算法的研究并在硬件平台上完成了抗干扰系统的设计。论文的主要工作如下:1、介绍了GPS系统组成,分析了GPS信号构成及其脆弱性,简述了导航干扰的类型以及各种导航抗干扰技术。2、简要概述了导航抗干扰系统组成,介绍了几种常见的天线阵型,并在其基础上提出同心圆形阵列模型。比较了几种经典的自适应算法,着重分析了LMS算法,并对算法步长因子的选取进行了理论分析。3、提出功率倒置算法,并对功率倒置算法的两种常用分析模型:基于参考信号的最小均方误差模型、线性约束最小功率模型进行理论推导与分析,验证了两者的统一性。对比了几种基于功率倒置的自适应算法的抗干扰性能,并在此基础上探究了天线阵型、阵元数目、阵元间距、干扰信号功率等对算法抗干扰性能的影响。针对纯空域滤波抗干扰自由度受限的问题对空时联合自适应滤波进行研究。探究了延时抽头数目对算法抗干扰性能的影响,并验证了同等阵元数目下,空时自适应抗干扰算法相比于空域自适应抗干扰算法拥有更高的自由度以及对不同频率干扰信号的分辨能力。4、选择四阵元Y形阵为天线阵型,基于功率倒置算法,在FPGA硬件平台上完成了自适应抗干扰系统的设计。分析了系统各个模块的设计思路,并着重介绍了自适应算法模块。对系统仿真并联合MATLAB对仿真结果进行分析,最终的结果表明无论干扰是窄带信号还是宽带信号,本文设计的系统都可以进行有效地抑制。