阵列天线GPS接收机抗欺骗式干扰方法研究

发布时间：2017-09-01 04:48

  本文关键词：阵列天线GPS接收机抗欺骗式干扰方法研究

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【摘要】：全球定位系统(Global Positioning System,GPS)可为用户提供精准的三维位置、速度和时间等信息,其应用遍布军用和民用各个领域。GPS卫星信号非常微弱,易受各种有意或无意的干扰,因此GPS的抗干扰问题一直是一个非常有研究意义的问题。针对GPS的有意干扰,可以分为压制式干扰和欺骗式干扰,本文主要研究了采用阵列天线作为接收天线的GPS接收机针对欺骗式干扰的抑制技术。内容如下:首先介绍了GPS卫星信号的结构、欺骗式干扰信号的特点、空域自适应滤波等基础知识。欺骗式干扰由于与真实卫星信号十分接近,普通接收机难以将其抑制。空域自适应滤波技术于近几十年迅速发展,其从空域的角度为欺骗式干扰的抑制提供了一种新思路。其次分析了最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)、线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV)、功率倒置(Power Inversion,PI)等三种常用的空域自适应滤波方法在GPS欺骗式干扰下的性能表现。依据欺骗式干扰环境下信号、干扰、噪声功率之间的大小关系,总结接收信号协方差矩阵特征值的特点,然后分别从理论和实验仿真的角度对三种算法的方向图、输出信干噪比等性能指标做了分析。最后针对GPS欺骗式干扰环境下应用MVDR算法提出改进措施。MVDR算法在压制式干扰环境下表现良好,在欺骗式干扰环境下应用MVDR算法的不同之处在于干噪比较小,接收信号协方差矩阵大、小特征值之间的差距太小。因此,论文采用事先去噪的方法,拉大接收信号协方差矩阵大小特征值之间的差距,从而改善MVDR算法的使用条件。论文从理论和实验仿真的角度均证明了改进后的方法从方向图以及输出信干噪比等指标方面均有所提高。
【关键词】：全球定位系统 阵列信号处理 欺骗式干扰 去噪 特征分解
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4;TN851
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 论文研究目的和国内外现状9-11
• 1.3 本文主要工作及章节安排11-14
• 第2章 GPS信号以及阵列信号处理基础14-32
• 2.1 GPS信号及其欺骗式干扰14-19
• 2.1.1 GPS信号结构14-17
• 2.1.2 GPS欺骗式干扰17-19
• 2.2 空域自适应滤波19-30
• 2.2.1 信号接收模型20-22
• 2.2.2 空域自适应滤波过程22-24
• 2.2.3 最优波束形成的寻优准则24-30
• 2.3 本章小结30-32
• 第3章 传统空域滤波方法在GPS欺骗式干扰环境下的性能分析32-50
• 3.1 接收信号协方差矩阵32-36
• 3.1.1 GPS压制式干扰环境下的接收信号协方差矩阵35-36
• 3.1.2 GPS欺骗式干扰环境下的接收信号协方差矩阵36
• 3.2 欺骗式干扰环境下MVDR算法的性能分析36-42
• 3.2.1 MVDR算法的方向图36-38
• 3.2.2 MVDR算法的输出信干噪比38-42
• 3.3 欺骗式干扰环境下PI算法的性能分析42-44
• 3.3.1 PI算法的方向图42-43
• 3.3.2 PI算法的输出信干噪比43-44
• 3.4 欺骗式干扰环境下LCMV算法的性能分析44-47
• 3.4.1 LCMV算法的方向图44-46
• 3.4.2 LCMV算法的输出信干噪比46-47
• 3.5 传统空域滤波方法比较47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第4章 基于去噪的GPS欺骗式干扰抑制方法50-62
• 4.1 基于阵列的去噪方法50-55
• 4.1.1 降低噪声功率的必要性50-51
• 4.1.2 噪声功率的估计51-52
• 4.1.3 去噪过程52-55
• 4.2 基于去噪的MVDR算法55-61
• 4.2.1 基于去噪的MVDR算法过程55
• 4.2.2 去噪MVDR算法性能分析55-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士期间的主要研究成果69-70
• 致谢70

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