衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)抗干擾技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有全能性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供精確的定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處的工作環(huán)境日益復(fù)雜，而且衛(wèi)星信號(hào)容易受到有意或無(wú)意的干擾，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾能力成為其能否正常工作的關(guān)鍵問(wèn)題。研究衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾技術(shù)，對(duì)于提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的工作性能、增強(qiáng)其在各種環(huán)境中的適用性具有重要意義。
　　本文對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了深入的

2、研究，以GPS系統(tǒng)為例，重點(diǎn)研究了強(qiáng)干擾下相干GPS信號(hào)波達(dá)方向（DOA）估計(jì)、非平穩(wěn)干擾抑制和穩(wěn)健波束形成干擾抑制三方面的問(wèn)題，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　針對(duì)同時(shí)存在強(qiáng)干擾、相干GPS信號(hào)且具有較低信噪比的復(fù)雜傳播環(huán)境，提出了基于對(duì)稱(chēng)均勻線陣的相干GPS信號(hào)DOA估計(jì)算法。該算法利用干擾和噪聲的二階統(tǒng)計(jì)特性，采用正交投影抑制干擾、空間差分消除噪聲，提取了相干GPS信號(hào)，并改進(jìn)了重構(gòu)矩陣的結(jié)構(gòu)以充分利用所有數(shù)據(jù)參與解相干，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)干擾

3、下相干信號(hào)的DOA估計(jì)。在此基礎(chǔ)之上，為了使DOA估計(jì)算法適用于普通均勻線陣，并進(jìn)一步提高GPS復(fù)雜傳播環(huán)境下DOA估計(jì)的準(zhǔn)確性，提出了基于斜投影的相干GPS信號(hào)DOA估計(jì)算法。該算法將斜投影算子引入DOA估計(jì)，同時(shí)抑制了干擾和噪聲，無(wú)失真的提取了能量極其微弱的相干GPS信號(hào)，然后采用修正的前后向空間平滑方法解相干，顯著提高了相干信號(hào)DOA估計(jì)的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果表明，即使在低信噪比、高干信比的情況下，該算法也具有更加準(zhǔn)確的DOA估計(jì)性能

4、。上述算法實(shí)現(xiàn)了GPS復(fù)雜傳播環(huán)境下的信源參數(shù)估計(jì)，為自適應(yīng)波束形成干擾抑制算法提供了先驗(yàn)信息，有助于提高GPS接收機(jī)抗干擾性能。
　　針對(duì)非平穩(wěn)干擾中最常見(jiàn)的LFM干擾，提出了基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（FRFT）的空時(shí)域子空間投影干擾抑制算法。該算法將FRFT引入非平穩(wěn)干擾抑制，并將傳統(tǒng)的單陣元子空間投影擴(kuò)展為多陣元的空時(shí)域子空間投影，有效抑制了LFM干擾，提高了輸出信干噪比。在此研究基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步考慮了同時(shí)存在非平穩(wěn)干擾、相干G

5、PS信號(hào)的復(fù)雜情況，將斜投影算子引入非平穩(wěn)干擾抑制，提出了基于FRFT的空時(shí)子空間斜投影LFM干擾抑制算法。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法不僅可以去除LFM干擾、抑制相干GPS信號(hào)，而且能夠無(wú)失真的保留期望GPS信號(hào)，顯著改善了抗干擾性能，適合在GPS復(fù)雜傳播環(huán)境中應(yīng)用。
　　針對(duì)導(dǎo)向矢量失配情況下，常規(guī)波束形成器輸出性能下降的問(wèn)題，提出了一種基于子空間的穩(wěn)健波束形成干擾抑制算法。該算法利用接收信號(hào)各子空間相互正交的特性，結(jié)合導(dǎo)向

6、矢量不確定集的約束條件，估計(jì)了最優(yōu)方向矢量，并將其代入波束形成器求取了最優(yōu)權(quán)矢量。通過(guò)仿真對(duì)算法性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該算法對(duì)導(dǎo)向誤差具有較好的穩(wěn)健性，而且能夠提高波束形成的輸出信干噪比。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步考慮了導(dǎo)向矢量失配、相干GPS信號(hào)同時(shí)存在的情況，提出了多徑環(huán)境下穩(wěn)健波束形成干擾抑制算法。該算法引入了零空間標(biāo)準(zhǔn)正交基，在無(wú)需已知衰減因子的情況下預(yù)先濾除了相干GPS信號(hào)，然后在不確定集范圍內(nèi)估計(jì)了最優(yōu)方向矢量，并結(jié)合預(yù)處理后的