卫星导航接收机空时干扰抑制算法研究

论文摘要

由于卫星导航接收机在国民经济和军事等领域中的广泛应用,使得对其可靠性提出了很高的要求,特别是在战场环境中,电磁干扰可能瞬息万变,如何保证导航接收机在这种情况下以不变应万变,并能够提供有效服务,必须对其干扰抑制技术进行广泛而深入的研究,来确保它的可靠性,而本文正是针对其中之一的空时干扰抑制技术进行了算法研究。空时干扰抑制技术的提出是由于传统阵列信号处理已经不能很好地对宽带干扰及其多径进行有效抑制,主要的原因是抑制这种干扰信号所需要的自由度比窄带干扰信号的要多,特别是大量宽带干扰信号及其多径存在时,传统阵列信号处理就无法抑制掉这些干扰信号而提取出期望信号。为了达到空时处理的最优效果,必须要确定相应的最优算法。不同算法下会求解出符合不同需求的最优的权系数。本文仿真用到的空时干扰抑制算法有以下四个,它们分别是采样矩阵求逆算法(SMI)、单星约束下的最小输出功率算法(MinC)、单星无约束下的最小输出功率算法(MinU)、多星约束下的最小输出功率算法(MinMC)。本文是在仔细研究了上述各种算法后,以应用软件MATLAB为仿真平台,通过设置和实际情况相接近的干扰信号、期望信号以及噪声信号参数,来仿真采样矩阵求逆算法、单星约束下的最小输出功率算法、单星无约束下的最小输出功率算法分别于单星信号在单个宽带干扰信号、单个窄带干扰信号和复杂电磁干扰信号存在时的干扰抑制性能,得出在强干扰条件下算法由优到劣的顺序是采样矩阵求逆算法、单星约束下的最小输出功率算法和单星无约束下的最小输出功率算法,弱干扰条件下单星无约束下的最小输出功率算法失效等结论。最后比较多星约束下的最小输出功率算法时多星信号分别在单个宽带干扰和单个窄带干扰时的干扰抑制性能,随着干扰和期望信号夹角不断增加,相应的干扰抑制性能都在提高,并且提高程度因场景不同而各异。上述性能分析是通过输出的信干噪比(SJNR)和误码率(BER)这二个指标来评估的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 导航接收机干扰抑制技术
• 1.3 空时自适应处理历史及发展现状
• 1.4 研究目的和主要任务
• 1.5 论文总体安排
• 第二章 GPS 综述及扩频码和干扰信号分析
• 2.1 GPS 的组成
• 2.1.1 空间部分
• 2.1.2 地面控制部分
• 2.1.3 用户部分
• 2.2 GPS 接收机结构
• 2.3 C/A 码
• 2.3.1 C/A 码的生成
• 2.3.2 C/A 码的相关特性
• 2.4 P 码
• 2.5 GPS 干扰信号
• 2.5.1 压制式干扰
• 2.5.2 欺骗式干扰
• 2.6 本章小结
• 第三章 空时干扰抑制算法
• 3.1 空时干扰抑制基本原理
• 3.2 单星约束下的最小输出功率
• 3.3 单星无约束下的最小输出功率
• 3.4 采样矩阵求逆
• 3.5 多星约束下的最小输出功率
• 3.6 最大信干噪比
• 3.7 主成分
• 3.8 本章小结
• 第四章 空时干扰抑制算法仿真
• 4.1 仿真总体结构和参数设置
• 4.2 单星单个宽带干扰时的空时算法性能分析
• 4.2.1 仿真目的
• 4.2.2 宽带干扰和期望信号夹角变化时的性能分析
• 4.2.3 宽带干扰功率变化时的性能分析
• 4.3 单星单个窄带干扰时的空时算法性能分析
• 4.3.1 仿真目的
• 4.3.2 窄带干扰和期望信号夹角变化时的性能分析
• 4.3.3 窄带干扰功率变化时的性能分析
• 4.4 单星在复杂电磁干扰时的空时算法性能分析
• 4.4.1 仿真目的
• 4.4.2 宽带干扰数递增时的性能分析
• 4.4.3 窄带干扰数递增时的性能分析
• 4.4.4 干扰对数递增时的性能分析
• 4.5 多星约束下的单个宽带干扰时的空时性能分析
• 4.5.1 仿真目的
• 4.5.2 仿真场景
• 4.5.3 仿真结果分析
• 4.6 多星约束下的单个窄带干扰时的空时性能分析
• 4.6.1 仿真目的
• 4.6.2 仿真场景
• 4.6.3 仿真结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介