北斗导航抗干扰算法研究及实现

发布时间：2017-09-22 14:13

  本文关键词：北斗导航抗干扰算法研究及实现

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【摘要】：全球卫星导航系统(GNSS)可以提供全天候、全天时的导航与定位服务,在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用。但由于导航卫星距离地面十分遥远,卫星信号功率水平又很低,因此很容易受到有意或者无意的干扰,导致搜星性能降低甚至根本无法搜星。一直以来,卫星导航系统的发展和导航抗干扰技术的研究都得到了各国的高度重视,随着我国北斗卫星导航系统的逐步建设,导航抗干扰技术研究也取得了重大的成果。在这样的背景下,本文对北斗导航抗干扰算法的性能和实现过程进行了研究。基于阵列信号处理的导航抗干扰算法因其良好的抗干扰性能,得到了广泛的研究。本文首先针对均匀圆阵,介绍了宽带和窄带信号条件下的信号接收模型。然后介绍了基于阵列信号处理的空域和空时二维联合抗干扰算法,以及功率倒置自适应算法在阵列信号处理中的应用,为进一步研究算法性能打下了基础。针对北斗导航系统中的宽带接收信号,本文采用空时联合处理方法来进行空时二维的滤波过程。又由于实际情况下很难实时得到卫星的方向信息,因此本文把基于功率倒置的盲自适应算法应用于空时联合处理结构中。文中仿真对比了常规LMS算法,子空间投影法和改进功率倒置算法在不同干扰个数、不同抽头长度和不同抽头间隔下的抗干扰性能。分析了干扰角度、干扰强度和快拍数对改进功率倒置算法的抗干扰结果的影响。针对宽带多通道系统的通道不一致性,研究了频域信道均衡算法及其改进算法,并仿真对比了算法的均衡性能。文中介绍了如何在目前基于EP2S180F1020I4和TMS320C6748的北斗导航抗干扰数字板上实现改进的功率倒置算法。主要介绍了用于FPGA和DSP数据通信的uPP接口、数据自相关矩阵的生成过程和基于Jacobi特征分解的权值计算方法。最后,将设计好的各模块进行了充分测试后,集成到现有硬件平台上,并对整个系统的抗干扰性能进行外场测试,通过实际的搜星效果进一步验证算法设计的正确性。
【关键词】：卫星导航 干扰抑制 功率倒置 空时二维滤波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1;TN972
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 全球卫星导航系统简介10-13
• 1.2 卫星导航抗干扰技术的研究现状13-14
• 1.3 学位论文的主要工作及论文结构14-16
• 第二章 接收信号模型及抗干扰算法基础16-27
• 2.1 均匀圆阵接收信号模型16-18
• 2.1.1 窄带信号接收模型16-17
• 2.1.2 宽带信号接收模型17-18
• 2.2 抗干扰算法技术基础18-22
• 2.2.1 空域滤波技术18-20
• 2.2.2 线性约束最小方差准则20
• 2.2.3 功率倒置自适应算法20-22
• 2.3 空时二维联合抗干扰原理22-26
• 2.3.1 空时处理基本模型22-24
• 2.3.2 空时功率倒置算法的维纳滤波结构24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 空时联合处理导航抗干扰算法27-48
• 3.1 空时LMS抗干扰算法27-28
• 3.2 空时子空间投影抗干扰算法28-31
• 3.2.1 最佳权的子空间投影表示28-30
• 3.2.2 多级维纳分析滤波器求干扰子空间30-31
• 3.3 改进的空时功率倒置算法31-32
• 3.4 抗干扰算法性能仿真32-41
• 3.4.1 LMS，，子空间投影和改进功率倒置算法比较32-36
• 3.4.2 改进功率倒置算法性能仿真36-40
• 3.4.3 仿真结果小结40-41
• 3.5 宽带通道不一致性的校正41-47
• 3.5.1 常规频域均衡算法41-43
• 3.5.2 改进频域均衡算法43-45
• 3.5.3 算法性能衡量45
• 3.5.4 通道均衡算法性能仿真45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 改进功率倒置算法实现48-63
• 4.1 抗干扰系统框架48-49
• 4.2 uPP通信接49-51
• 4.3 改进功率倒置算法FPGA实现部分51-57
• 4.3.1 估计数据自相关矩阵51-54
• 4.3.2 权值接收控制模块设计54-56
• 4.3.3 空时滤波处理模块56-57
• 4.4 改进功率倒置算法DSP实现部分57-62
• 4.4.1 Jacobi特征分解方法57-60
• 4.4.2 改进功率倒置算法的DSP实现60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 改进功率倒置算法系统测试及外场实验63-71
• 5.1 系统测试63-66
• 5.1.1 uPP发送接收测试63-64
• 5.1.2 权值计算模块测试64-66
• 5.2 硬件实验平台及实验步骤66-67
• 5.3 系统抗干扰实验结果67-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 本文的主要贡献71
• 6.2 下一步工作展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻硕期间取得的研究成果77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 孙家栋;;北斗卫星导航系统发展之路[J];太空探索;2010年07期

2 陈岩,安建平,罗伟雄;扩频通信抗窄带干扰技术[J];系统工程与电子技术;2003年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李敏;卫星导航接收机数字波束形成关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

本文编号：901265