全球定位系统(Global Position System,GPS),是一种定时和测距的空间交会定点导航系统,用于测量运动载体的速度、三维位置和时间。导航信息通过无线电的方式进行传递,在传递过程中会遇到各种类型以及各种强度的干扰。一旦有干扰掺杂到...
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全球定位系统(Global Position System,GPS),是一种定时和测距的空间交会定点导航系统,用于测量运动载体的速度、三维位置和时间。导航信息通过无线电的方式进行传递,在传递过程中会遇到各种类型以及各种强度的干扰。一旦有干扰掺杂到有用信号中,则导航接收机无法解算出正确的导航信息。同时,由于卫星导航系统的广泛使用,使得对该系统的抗干扰技术的研究迫在眉睫。本文主要针对GPS接收机自适应干扰抑制的问题做出研究,主要以一定带宽的干扰、单频窄带干扰为模型,这类干扰常常被GPS接收机所接收,且干扰强度大,影响力强。文章首先叙述了GPS系统的脆弱性以及系统应用的广泛性,点明GPS接收机抗干扰的重要性。分析了国内外在抗干扰领域的研究,一方面阐述了对干扰参数估计的研究,另一方面阐述时域干扰抑制和频域干扰抑制的方法。其次,讨论了GPS导航信号模型和信号特点,并对常见干扰模型进行分析。针对频域自适应干扰抑制算法研究。首先提出自适应门限准确确定的必要性,采用对GPS导航信号加窗的手段来处理信号在变换域频谱泄漏等问题,分析了常用的五种窗函数,通过主瓣宽度、最大旁瓣幅值以及旁瓣衰减速度来选取合适的窗函数,为了优化窗函数的性能,考虑窗函数的重叠加窗,该算法对本文GPS信号截取有明显的优化效果。其次,选择最佳门限,采用对整体信号系统的特性分析,根据随机信号实用分布律来得出干扰检测门限,通过分析干扰谱线,准确估计干扰参数。使用频域置零法,对比不同类型干扰的抑制效果,本文对该算法进行仿真,得到有效的验证。针对时域自适应干扰抑制算法研究。本文提出了自适应时域陷波的算法模型。首先,分析了一阶复数型IIR陷波器和二阶直接型IIR陷波器的陷波特性,比较低阶IIR陷波器与高阶IIR陷波器的特点。随后,通过陷波器级联的特点,提出了两种陷波器级联方式,分别为陷波器串行级联和陷波器高阶级联。对两种级联方式分别进行干扰抑制以及输出信干噪比的仿真,得出两种级联方法的更优算法。此外,从输出信干噪比探讨了干扰带宽、陷波带宽和陷波器级联个数三者之间的关系,从硬件设计和节约资源的角度来选择陷波器级联的个数。采用时域陷波算法进行干扰信号抑制,通过仿真验证算法的有效性。最后,可在理论上分析出,通过将时域与频域结合起来,检测出干扰类型,对其进行抑制,达到更好地干扰抑制效果。随着近几年航天技术的发展,中国、俄罗斯等国家均在建设或完善自己的全球导航定位系统,其都是基于卫星的导航定位系统原理。因此,在相对成熟的GPS系统基础上研究其干扰和抗干扰的问题,对我国“北斗”系统的建设与完善是很有必要的。
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