卫星通信系统干扰源DOA估计方法研究

论文摘要

90年代以来卫星通信业务的发展极为迅速,而地面有意的或无意的射频干扰(RFI)对通信卫星的威胁也在日益增加。据有关报告,现每年都会出现数百次卫星通信受干扰事件,且这些干扰事件还正呈现数量上增长的趋势。迅速有效地查明干扰信号来自何处即实现对干扰源的精确定位是卫星通信系统安全防护的一项新的研究课题。本文首先根据干涉仪测向的基本原理,建立了通信侦察测向的模型,仿真实现了单机版干涉仪测向接收机,并分析了信噪比、阵元间距、频率,着重详细分析了I/Q支路失衡等因素对干涉仪测向结果的影响,并利用AGC原理,建立了支路失衡的消除模型。然后针对空间谱估计问题,根据MUSIC测向原理,对其进行了仿真实现,分析了信噪比、阵元间距、频率等对测向结果的影响,重点分析了通道失配对测向结果的影响,利用有源校正算法,实现了通道失配的校正。本文还探讨分析了相干信号源DOA的估计算法。介绍了ESPRIT算法这种子空间类算法以及空间平滑的基本算法。ESPRIT算法在估计非相关信源时有着良好的估计性能。但是,当信号源相干时,性能会急剧下降,甚至失效,迫切需要解相干。空间平滑算法包括前向空间平滑算法和前后向空间平滑算法,这两种算法都只用到了各个子阵的自相关信息,而没有用到子阵间的互相关信息,由于这部分信息的遗漏,使得解相干能力没有达到最好。而改进的空间平滑算法则充分考虑了子阵的自相关和互相关信息,从而提高了算法的估计性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义及背景
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及发展趋势分析
• 1.2.1 国内外的研究现状
• 1.2.2 现有测向定位体制概述
• 1.3 本文主要研究内容及论文结构
• 第2章 干涉仪测向仿真及消除I/Q 失衡的研究
• 2.1 干涉仪测向基本原理
• 2.2 干涉仪测向中相位模糊问题
• 2.3 基于MATLABSIMULINK的干涉仪建模及其仿真
• 2.4 信噪比、频率，基线长度对测向结果的影响
• 2.5 I/Q失衡对测向的影响和消除
• 2.5.1 I/Q支路失衡信道
• 2.5.2 理论分析
• 2.5.3 AGC原理
• 2.5.4 利用AGC原理解决支路失衡
• 2.6 干涉仪测向接收机的仿真模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 利用MUSIC 算法进行DOA 估计的研究
• 3.1 空间谱估计测向概述
• 3.2 MUSIC算法基本原理
• 3.3 MUSIC算法性能分析
• 3.3.1 信噪比对MUSIC测向的影响
• 3.3.2 天线阵列对MUSIC测向的影响
• 3.3.3 信号频率对测向的影响
• 3.3.4 通道失配对MUSIC算法测向的影响
• 3.4 通道失配的校正
• 3.5 本章小结
• 第4章 改进的相干信源DOA 估计方法分析
• 4.1 阵列信号处理模型
• 4.1.1 窄带信号源数学模型
• 4.1.2 相干信号源数学模型
• 4.1.3 噪声模型
• 4.2 DOA估计的基本算法及空间平滑算法
• 4.2.1 ESPRIT算法
• 4.2.2 空间平滑算法
• 4.2.3 改进的前后向空间平滑算法
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢