北斗导航抗干扰天线测向技术研究与实现

发布时间：2020-06-22 11:22

【摘要】：目前,第三代北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)已基本建成,并广泛应用于气象监测、测绘搜救、通信授时等领域。在军事领域,可为精确制导武器和导弹等设备提供精确定位和导航。复杂的电磁环境直接影响北斗系统的可靠性。干扰信号测向技术能够给出北斗系统的干扰信号状态、方向等信息,是提高北斗系统可靠性的关键技术。因此,北斗导航抗干扰天线测向技术的研究与实现具有重要的实用价值。本文以阵列天线测向技术为基础,围绕北斗压制式干扰信号测向技术展开研究,主要工作如下:1.根据卫星导航干扰信号分类和产生的原因,建立了北斗系统压制式干扰的模型。2.分析和比较了理想条件下MVDR波束形成器、多重信号分类(MUSIC)算法、解相干MUSIC算法、非相干信号子空间(ISSM)算法的特点,并进行了MATLAB仿真验证,仿真结果表明:空间谱测向算法MUSIC和MVDR不但精度高,而且其运算量小,可用于北斗导航压制式干扰测向的FPGA实现。3.针对阵列天线存在幅相误差时的非理想测向环境,理论分析了阵元互耦和天线边界效应对MUSIC算法和MVDR波束形成器的影响,提出了一种北斗抗干扰天线幅相特性差异的校准方法,在有源条件下,利用三维电磁仿真软件HFSS,计算了互耦矩阵,校正了幅相误差,并进行了 MATLAB仿真验证,仿真结果表明:该方法的测向俯仰角误差小于1°,测向方位角误差小于2°,可用于北斗抗干扰天线的测向。4.基于FPGA硬件平台和VHDL语言,完成了 MVDR波束形成器的电路设计与开发,主要包括天线前段模块、矩阵计算模块(自相关矩阵求解、矩阵求逆)和空间谱构建搜索等模块,实现了北斗导航抗干扰天线测向功能,并对基于北斗导航测向算法进行了测试,测试结果表明,当方位角误差小于15°且俯仰角误差小于20°时,北斗导航测向算法可以实现测向功能,且干扰源数越少精度越高。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN967.1
【图文】：

２．３．１北斗系统干扰信号分类逡逑北斗系统的干扰信号可分为传输路径干扰、非恶意信号干扰以及人为恶意信逡逑号干扰［４４］，北斗干扰信号类型如图２－２所示。逡逑卫星信号逡逑传输路径干扰＼逦＾逡逑人为恶意信号干扰逡逑导航接收机逡逑图２－２北斗干扰信号类型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｂｅｉｄｏｕ邋ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ邋ｓｉｇｎａｌ邋ｔｙｐｅ逡逑传输路径干扰主要指北斗三代卫星导航信号从太空中发出到地面接收过程中逡逑１１逡逑

北斗系统干扰信号分类与建模北斗导航压制式干扰的建模与分析逡逑接收机噪声逡逑收机电子热噪声是功率谱密度为－１７４ｄＢｍ／Ｈｚ的高斯白噪声，由北斗号在北斗导航接收机低噪声放大模块（ＬＮＡ）处产生的，在北斗导航天线前段模块射频滤波器处理后，成为限带高斯白噪声［４５］。以北斗Ｂ３频收机为模型，北斗导航卫星信号的平均功率为－１３６必ｍ，北斗导航接２０Ａ４Ｈｚ，北斗导航接收机的带内噪声功率为－ｌＯｋｉＢｗ，北斗卫星导航频点导航接收机解扩前的中频噪声频谱和解扩后中频噪声频谱分别如图－４所示。逡逑－ｓｏ，逦，北斗收抗

本文编号：2725608