北斗导航天线阵列自适应处理的研究和实现

发布时间：2017-09-07 12:15

  本文关键词：北斗导航天线阵列自适应处理的研究和实现

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【摘要】：全球卫星导航系统是利用无线电信号进行定位导航的设施,对人类社会的政治、经济和军事活动具有及其深刻的影响,我国的北斗卫星导航系统也应运而生,成为世界四大卫星导航系统之一,并且已经在航空、船舶、农业生产等生活领域获得了广泛的应用。但是由于卫星信号极其微弱,容易受到外界电磁干扰的影响,以至各导航接收设备无法正常工作,因此基于阵列信号的自适应抗干扰技术获得了广泛的研究。本文首先进行了北斗导航圆极化微带天线的研究,设计了一款圆极化微带天线,测试结果表明此圆极化微带天线性能良好,在圆极化微带天线单元研究的基础上,设计了2×2的天线阵列,并对阵列校准的相关理论进行了分析。其次基于平面阵列信号模型的分析,从理论上推导了自适应最优准则,进而研究了基于LCMV的功率倒置盲自适应算法,研究了其多点频干扰和宽带干扰下的算法性能,因为功率倒置算法权值计算的准确性取决于自相关矩阵计算的准确性,随后又对基于迭代的功率倒置算法进行了改进,从MATLAB仿真结果可以看出算法具有较好的空域滤波性能,为了进一步提高算法的性能,采用了空时降维多级维纳滤波算法,并从天线单元数、时延数目和秩的选择等方面分析了空时降维多级维纳滤波算法的性能。因为准确的估计干扰来向也有着深刻的意义,所以论文第三部分又介绍了具有高分辨率的MUSIC算法,并研究了干扰夹角、干噪比和快拍数目对于算法性能的影响,为了解决MUSIC算法在低干噪比情况下分辨率不高的问题,采用了基于信号循环平稳特性的MUSIC算法,仿真结果发现,在低干噪比的情况下,算法依然具有较高的分辨率。最后在DSP上对抗干扰算法和DOA算法进行了实现,并通过实验进行了验证,实验结果表明两种算法都取得了相应的效果。
【关键词】：北斗导航天线 功率倒置算法 空时自适应处理 多级维纳滤波 MUSIC算法 循环互相关 DSP
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1、绪论7-20
• 1.1 研究背景7
• 1.2 导航抗干扰技术7-17
• 1.2.1 全球主要导航系统7-10
• 1.2.2 卫星导航信号及抗干扰的必要性10-15
• 1.2.3 国内外研究动态15-17
• 1.3 论文主要工作和结构安排17-20
• 2、北斗导航天线技术的研究与实现20-30
• 2.1 前言20
• 2.2 微带圆极化天线单元的研究与实现20-26
• 2.2.1 圆极化微带天线技术理论20-24
• 2.2.2 圆极化微带天线单元的设计24-25
• 2.2.3 圆极化天线单元的仿真和性能测试25-26
• 2.3 抗干扰天线阵列的结构设计和分析26-29
• 2.3.1 抗干扰天线阵列的设计26-27
• 2.3.2 阵列天线的互耦及其补偿27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3、基于阵列信号处理的自适应抗干扰基础理论的研究30-57
• 3.1 前言30
• 3.2 常规阵列信号的接收模型30-32
• 3.3 自适应抗干扰最优准则32-36
• 3.3.1 自适应最优准则32-33
• 3.3.2 MMSE(最小均方误差)准则33
• 3.3.3 MSINR(最大信干噪比)准则33-34
• 3.3.4 MNV(最小噪声方差)准则34-36
• 3.4 空域自适应算法36-45
• 3.4.1 功率倒置算法36-37
• 3.4.2 空域算法性能仿真37-40
• 3.4.3 基于迭代的功率倒置算法40-41
• 3.4.4 空域迭代算法性能仿真41-45
• 3.5 空时自适应算法45-56
• 3.5.1 空时算法原理45-47
• 3.5.2 降维多级维纳滤波算法47-52
• 3.5.3 降维多级维纳滤波算法的性能仿真结果52-56
• 3.6 本章小结56-57
• 4、基于阵列处理的干扰DOA估计57-65
• 4.1 前言57
• 4.2 MUSIC算法57-60
• 4.2.1 MUSIC算法原理57-58
• 4.2.2 MUSIC算法性能仿真58-60
• 4.3 改进的MUSIC算法60-64
• 4.3.1 循环互相关MUSIC算法原理60-62
• 4.3.2 循环互相关MUSIC算法性能仿真与对比62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5、基于DSP的抗干扰算法和DOA估计算法的实现65-77
• 5.1 前言65
• 5.2 阵列自适应算法硬件实现平台65-67
• 5.3 ADSP TS201 S芯片及其开发环境67-71
• 5.3.1 ADSP-TS201芯片67-68
• 5.3.2 Visual DSP++集成开发环境68-69
• 5.3.3 DMA传输和中断控制69-71
• 5.4 空时抗干扰算法的硬件实现及实验结果71-74
• 5.4.1 抗干扰算法的DSP实现71-72
• 5.4.2 暗室实验环境和实验结果72-74
• 5.5 MUSIC-DOA估计算法的实现和实验结果74-76
• 5.5.1 MUSIC算法的DSP实现74-75
• 5.5.2 MUSIC算法的实验验证75-76
• 5.6 本章小结76-77
• 6、总结与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 附录83

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 吴鹏飞;基于功率倒置算法的GPS抗干扰天线的分析与设计[D];兰州理工大学;2007年

2 黄秋钦;基于DSP的信号DOA估计算法研究[D];电子科技大学;2010年

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本文编号：809484