导航接收机天线阵列自适应抗干扰处理的研究

发布时间：2021-10-29 13:13

　　卫星导航系统能在近地空间为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息,在科研、农业等领域方面得到应用。但是导航接收机所处的电磁环境日渐复杂,导航信号微弱,使得导航信号在通信过程中容易受到有意或者无意的干扰,从而影响导航接收机的正常工作。研究接收机的抗干扰技术,可以提高导航系统在复杂干扰下的工作性能,具有重要的意义。本文针对不同干扰信号下的自适应抗干扰技术,通过理论、仿真、实验相结合的方法进行研究。首先,为了提高接收导航信号的能力,进行导航终端天线的研究。根据天线设计的相关技术,设计一款能够应用于导航终端的圆极化微带天线。在天线单元的基础上,研制了七元圆环阵,进行了单元间的隔离度分析,对结构进行优化。实物测试结果表明,七元圆环阵的回波损耗、方向图性能良好,验证了设计方案的有效性和可行性。其次,为进行自适应抗干扰算法,进行了干扰角度的来波方向（Direction Of Arrival,DOA）估计,研究了在均匀圆阵（Uniform Circular Array,UCA）下对窄带信号的二维DOA估计算法,并对DOA估计性能进行分析。介绍了不同阵列形式的数学模型,经过综合分析后采用带有中心单元... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１自适应阵列信号处理原理图??Ｆｉｇｕｒｅ２－１?Ａｄａｐｔｉｖｅ?ａｒｒａｙ?ｓｉｇｎａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??

上标／／为矩阵形式的共轭转置。??２．２．２自适应抗干扰算法结构??根据求解过程中的有无反馈，自适应处理可分为开环结构与闭环结构，图２－２为两种??结构的区别。??输入?｜?输出?输入?｜?输出??－ｎ?？自适应滤波器?一－?—￣￣？自适应滤波器?一￣ｒ＊－???？自适应算法??？自适应算法?—??ａ）开环系统?ｂ）闭环系统??ａ）?Ｏｐｅｎ?ｌｏｏｐ?ｓｙｓｔｅｍ?ｂ）?Ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｓｙｓｔｅｍ??图２－２自适应算法系统结构图??Ｆｉｇｕｒｅ２－２?Ａｄａｐｔｉｖｅ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?ｓｙｓｔｅｍ??在自适应开环算法中的权值求解依据当前的采样信号。抗干扰结果直接输出，不进行??下一次权值计算。具有收敛速度不依赖于特征值分布、收敛速度快的优点。但是其计算量??大。典型的开环算法有直接矩阵求逆算法（Ｄｉｒｅｃｔ?Ｍａｔｒｉｘ?Ｉｎｖｅｒｓｅ，ＤＭＩ）算法。??在闭环算法中，求解抗干扰权值受到当前信号和前一次抗干扰效果的影响。在处理快??变信号，如线性调频信号时具有良好的可靠性。典型的算法为最小均方差（ＬｅａｓｔＭｅａｎ?Ｓｑｕａｒｅ，??ＬＭＳ）算法。??７??

ＭＳＩＮＲ?）［３９］、线性约束最小方差准贝Ｕ（?Ｌｉｎｅａｒｌｙ?Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ?Ｍｉｎｉｍｕｍ?Ｖａｒｉａｎｃｅ，ＬＣＭＶ?）【４°］等，??根据不同性能度量求得的权矢量均可归结为求维纳－霍夫方程的解，因此维纳滤波器为自适??应处理方法的理论基础。图２－３为自适应滤波器的分类示意图。???￣｜开环算法??抽头延迟线????｜自适ｋ滤波器??￣￣｜闭环算法??自适应??滤波器｜??——Ｉ开环算法??Ｊ?Ｉ??自适应滤波器＿??自适应阵列????——｜?ａ环算法??图２－３自适应滤波器的分类??Ｆｉｇｕｒｅ２－３?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｄａｐｔｉｖｅ?ｆｉｌｔｅｒ??２．３．１最小均方误差??ＭＭＳＥ是在非雷达应用中，阵列协方差矩阵中通常含有期望信号，因此由情况提出，??使阵列输出与某期望响应的均方误差最小。因此需要选择参考信号，来求解自适应权矢量，??会选用一个天线阵元接受的信号为参考信号，即权矢量的求解要使参考信号和最后阵列输??出信号之差的均方值最小。??误差信号为：??ｓｉｔ）?＝?ｄ（ｔ）?－?ＷＨＸ｛ｔ）?（２－７）??对上式（２－７）取模平方，并求数学期望，得：??Ｅ［ｓ２（ｔ）］?＝?Ｅ［ｄ２（ｔ）］￣?ｌＷＨｒｘｄ?＋?ＷｈＲｘＷ?（２－８）??其中，??ｒ，?＝?Ｅ［Ｘ（ｔ）ｄ＊（ｔ）］?（２－９）??为了均方误差最小，对Ｆ的求导，并令其为０，得到：??＾?＝?ｄ?（２－１〇）??８??

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本文编号：3464724