GPS信号捕获及接收机干扰研究

论文摘要

为了评价GPS抗干扰性能及干扰策略,以便对GPS接收机进行高效的干扰,本文在研究GPS的系统组成、GPS接收机结构和性能特点的基础上,以C/A码的接收为例重点研究了同步捕获和同步跟踪环路及其在各种不同干扰样式作用下的性能。主要工作如下：1)深入分析了GPS信号捕获的两类方法--循环相关法和部分匹配滤波-傅里叶变换法（PMF-FFT）—的性能特点,提出了一种能较好克服码元跳变的循环相关法；并通过MATLAB仿真和理论分析,分析了上述两类方法在不同条件下可达到的捕获灵敏度。2)采用C语言和MATLAB仿真工具相结合,建立了GPS在干扰条件下的性能评价仿真实验平台。该平台包括GPS接收机的同步捕获模块和同步跟踪环路,以及干扰判断模块,可用于测试各种不同干扰作用下GPS接收机的状态。3)根据该平台的测试的一些结果,总结了常用干扰样式的参数；同时根据干扰性能特点,提出了一种提高干扰效率的策略。4)研究了GPS接收信号低精度量化的非线性影响,仿真结果表明,当采用4bits量化时对系统误码性能的影响仅有约0.1dB,而且前年用GPS接收机的量化精度一般都不会低于4bits,可见这种非线性效应是无法用于提高干扰样式的干扰效率的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星导航系统的发展历程
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 国内外研究发展状况
• 1.4 论文主要内容和组织结构
• 第二章 GPS系统概述及干扰的可能性分析
• 2.1 GPS系统组成
• 2.1.1 空间星座部分
• 2.1.2 地面监控部分
• 2.1.3 用户设备部分（GPS接收机）
• 2.2 GPS信号的特性
• 2.2.1 频率和调制格式
• 2.2.2 C/A码特性
• 2.3 GPS抗干扰容限分析
• 2.4 GPS干扰的可能性分析
• 2.5 GPS干扰方式
• 2.6 本章小结
• 第三章 弱信号的捕获方法
• 3.1 常见的几种捕获算法
• 3.1.1 时域顺序搜索
• 3.1.2 循环相关算法
• 3.1.3 部分匹配滤波-傅里叶变换算法（PMF-FFT）
• 3.1.4 串并结合的捕获算法
• 3.2 弱信号的捕获算法
• 3.2.1 弱信号捕获方法的简述
• 3.2.2 基于循环相关的弱信号捕获法
• 3.2.2.1 基本原理
• 3.2.2.2 一种克服码元跳变的新方法
• 3.2.3 基于PMF-FFT的弱信号捕获法
• 3.3 本章小结
• 第四章 干扰样式设计及其对GPS接收机跟踪环路的仿真
• 4.1 干扰样式设计
• 4.2 量化的影响
• 4.3 载波跟踪环路
• 4.3.1 叉积自动频率跟踪环（CPAFC）
• 4.3.2 科斯塔斯环（Costas）
• 4.3.3 环路滤波器
• 4.3.4 跟踪环路仿真
• 4.4 判断环路失锁的条件
• 4.5 干扰分析及仿真结果
• 4.5.1 单音干扰
• 4.5.2 噪声调频干扰
• 4.5.3 线性调频干扰
• 4.5.4 其他干扰
• 4.5.5 几种干扰的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 干扰捕获模块的仿真
• 5.1 干扰仿真模型
• 5.2 仿真结果及分析
• 5.3 干扰策略
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献