用于GPS接收抗干扰技术的RLS（Recursive Least Squares）算法改进研究

论文摘要

星基定位系统，特别是GPS（Global Positioning System），在军用和民用领域被广泛应用于定位、导航以及其他与位置有关的服务。但是，GPS信号在用户端是非常微弱并极易被干扰的。因此，GPS系统性能经常因为某些有意或者无意的干扰，而受到严重影响。所以，提高GPS系统定位的准确性、稳健性、可靠性是长久以来都存在的需求。在学界和业界最近的研究中，运用自适应天线阵列的GPS抗干扰技术被广泛关注，各种自适应阵列算法相继被提出。但是总的来说，这些算法都存在一个抗干扰性能和计算复杂度之间的取舍。本文主要针对GPS抗干扰问题，研究了基于自适应阵列的信号处理算法。作者对两种基本的算法，SMI（Sample Matrix Inversion）和RLS（Recursive LeastSquares）算法，在不同干扰数目、功率、到达角情况下的性能做了深入研究。同时，还提出了一种基于正则化原理的稳健RLS算法（R-RLS，Robust RecursiveLeast Squares）。仿真显示，R-RLS算法相较于传统RLS算法获得了更高的SINR，更深的零陷，更快的收敛速度。进一步地，还完成了基于Matlab的GPS链路仿真，验证了R-RLS算法的性能。仿真中，R-RLS算法成功抑制了干扰，期望GPS信号也被GPS接收机的捕获模块成功捕获。同时，R-RLS算法还在真实的GPS场景下进行了实验。实验中，干扰同样被成功抑制，GPS信号也得到了捕获。

论文目录

• Acknowledgments
• 摘要
• Abstract
• List of tables
• List of figures
• CHAPTER 1 INTRODUCTION
• 1.1 BACKGROUND AND MOTIVATIONS
• 1.1.1 Background
• 1.1.2 Motivations
• 1.2 GPS SYSTEM THEORY
• 1.2.1 GPS Services
• 1.2.2 GPS system components
• 1.2.3 GPS Signal specifications
• 1.2.4 The GPS Receiver
• 1.3 LITERATURE REVIEW OF ADAPTIVE ANTENNA ARRAY PROCESSING （APPLIED TO GPS）
• 1.3.1 Signal model
• 1.3.2 Basic GPS anti-jamming system: relation between input and output signal
• 1.4 ANTI-JAMMING ALGORITHM: OPTIMUM CRITERIA
• 1.4.1 Maximum signal-to-interference ratio
• 1.4.2 Minimum mean-square error （MMSE）
• 1.4.3 Maximum likelihood （ML） criterion
• 1.4.4 Minimum variance distortionless response （MVDR）
• 1.5 OBJECTIVES
• 1.6 ORGANIZATION OF THE THESIS
• CHAPTER 2 ADAPTIVE ARRAY THEORY AND STUDY OF BASIC ANTI-JAMMING ALGORITHMS
• 2.1 ADAPTIVE ANTENNA ARRAY THEORY
• 2.1.1 Antennas array fundamentals
• 2.1.2 Adaptive array processing
• 2.2 STUDY OF THE SAMPLE MATRIX INVERSION （SMI） ALGORITHM
• 2.2.1 SMI overview
• 2.2.2 SMI algorithm simulation and analysis
• 2.3 STUDY OF RECURSIVE LEAST SQUARES （RLS） ALGORITHM
• 2.3.1 RLS overview
• 2.3.2 RLS algorithm simulation and analysis
• 2.4 CONCLUSION
• CHAPTER 3 ANTI-JAMMING ALGORITHM FOR GPS AND SIMULATIONS
• 3.1 IMPROVEMENT OF THE RLS ALGORITHM: STUDY OF ROBUST RECURSIVE LEAST SQUARES （R-RLS） ALGORITHM
• 3.1.1 R-RLS implementation
• 3.1.2 R-RLS algorithm simulation and analysis: comparison with RLS
• 3.2 GPS PLATFORM BUILDING AND SIMULATION RESULTS: APPLICATION OF R-RLS ALGORITHM
• 3.2.1 C/A code’s generation
• 3.2.2 Acquisition Module
• 3.2.3 Simulation results
• 3.3 CONCLUSION
• CHAPTER 4 EXPERIMENT FOR THE VERIFICATION OF THE EFFECTIVENESS OF THE ANTI-INTERFERENCE ALGORITHM WITH GPS SYSTEM
• 4.1 EXPERIMENT SYSTEM
• 4.2 EXPERIMENT REALIZATION
• 4.3 CONCLUSION
• CHAPTER 5 CONCLUSION
• 5.1 OVERALL SUMMARY
• 5.2 CONTRIBUTIONS
• 5.3 DRAWBACKS
• 5.4 FUTURE WORKS
• REFERENCES