导航接收机外接抗干扰模块研究

发布时间：2019-09-11 20:21

【摘要】：GNSS卫星导航定位系统近年来取得了迅猛的发展，已广泛应用于国民经济的众多领域。然而由于卫星信号频段固定、接收信号功率微弱等系统自身特点，使得导航接收机极易受到外界射频干扰，，由此带来的损失不可估量。而现有抗干扰技术的实现大多需要对现有接收机的结构进行改造，造成极大的成本浪费。本文通过分析干扰对导航接收机的影响，设计一种外接式抗干扰模块，采用数字射频输出的设计方案，可与现有接收机兼容，并且具备较强的抗干扰能力，确保导航接收机在干扰环境下依然能够实现定位与授时。首先对抗干扰模块各单元的设计要求进行了详细分析。提出强干扰环境下射频接收通道的设计指标，重点分析了噪声系数、灵敏度以及动态范围等参数的设计要求，以及AD量化位数与抗干扰性能的关系；进行了外接抗干扰模块各单元的硬件电路设计，在完成各单元设计要求的基础上，兼顾抗干扰模块低功耗、小型化、低成本的目标。其次进行基带抗干扰处理单元的设计工作。基带处理单元采用了基于FFT的变换域干扰抑制算法，采用重叠加窗技术减少加窗带来的信噪比损失，仿真分析了算法的干扰抑制原理以及信噪比损失，在分析现有门限设置算法性能的基础上，确定了简化的门限设置算法，该算法易于工程实现，干扰抑制性能损失在可接受的范围内；介绍了变换域抗干扰算法FPGA实现的过程。最后完成了实物研制，并对外接抗干扰模块进行了实验测试。定量测试了射频通道的各项指标参数，包括噪声系数、通道增益、输出带宽、中频输出功率、AGC动态范围等重要参数，测试结果达到强干扰环境下射频通道设计要求；将抗干扰模块与普通导航接收机相连，分别进行了室内环境和室外环境下的抗干扰性能实验。测试结果表明，外接抗干扰模块可与现有接收机兼容使用，并且抗干扰处理增益达40dB左右。
【图文】：

自适应天线,工作原理,导航信号

图 1.1 自适应天线工波技术能够很好地在干扰方向产生零突出。缺点是体积较大，阵元个数受且当干扰的波达方向与导航信号的波同时也会大幅度衰减导航信号。在空种抗干扰型 GPS 接收机，其半球形天号某导弹上列装；Raytheon 公司曾采用到 GAS-1 航空领域；Navsys 公司最技术进行信号综合，研制成功数字型大提升[7]。国内方面的技术进展稍微元抗干扰天线的导航接收机，利用功不高，且抗干扰性能一般；国防科技和相关研究[8][9]，取得了一定的成果，]

框图,接收机,原理框图,导航接收机

接收设备的共性的同时，导航接收机还具有捕获、跟踪和处理于传播到地面时卫星信号已十分微弱，且导航接收机自身的收机极易受到有意或者无意的外界干扰的影响而失去工作效接收机进行详细的分析和理解，研究接收机的系统组成、工作性能的影响，为研制抗干扰模块提供必不可少的参考和指导。接收机系统组成导航接收机主要由射频天线、射频前端、数据采集和基带信号收导航信号，射频前端将信号放大到适合采集和后续处理的数据采集，进入基带信号处理模块后，对信号的处理过程简单行：①对信号进行捕获；②对卫星进行跟踪；③解调卫星导航电框图给出了一个典型 GPS 接收机的原理框图。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN965.5

【参考文献】