精密扩频测距抗干扰关键技术研究

发布时间：2017-12-16 01:27

  本文关键词：精密扩频测距抗干扰关键技术研究

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【摘要】：精密扩频测距直接决定卫星导航定位和卫星测控定轨等的性能,然而无论在民用领域还是军事领域,无意干扰和有意干扰不可避免,这对精密扩频测距提出了严峻挑战。干扰信号和抗干扰措施都会影响测距性能,甚至导致测距系统功能失效,测距链路的可靠性和精度成为现代扩频测距技术应用的焦点。由此,产生了本文研究的基本问题——干扰环境中如何实现精密扩频测距。围绕这个问题,论文重点研究了四个关键技术问题,相关研究成果及创新点如下:1、针对单频干扰下的测距特性及性能评估问题,提出了一种基于扩频信号连续频谱模型的测距误差定量计算和评估方法。该方法综合考虑伪码非理想随机特性、脉冲调制波形和有限积分时间等因素,构建了精细的信号频谱模型,推导了单频干扰导致的静态测距误差和动态测距误差公式,并通过测距误差包络、敏感区间和敏感带宽定量评估单频干扰下的测距性能。2、针对窄带干扰下的测距特性及性能评估问题,提出了一种测距系统抗窄带干扰性能的定量计算和评估方法。该方法综合考虑系统稳定性能和测距精度性能,给出了无干扰和有干扰下的性能评估指标,定义了测距干扰容限,能够定量计算同时满足系统稳定性和测距精度要求的最大干信比,并通过容限参考因子定量描述确定应用场景中稳定性能和精度性能的权重关系,明确指示了系统抗干扰性能的制约因素,在很大程度上简化了测距干扰容限的分析计算。3、针对基于陷波器的干扰检测与识别问题,提出了一种基于两级自适应IIR陷波器的干扰检测与识别方法。该方法能够判断干扰信号的有无以及估计干扰信号的频率位置,通过优化设计自适应梯度算法,提高了干扰参量的估计精度和检测灵敏度,典型参数下单频干扰的检测灵敏度提高了约2.6 dB,达到了-12.8 dB,双频干扰和窄带干扰的检测灵敏度分别达到了-8.5 dB和-4.1 dB,并且设计了两级陷波器来有效识别这三种干扰,为扩频测距系统的抗干扰设计提供了必要前提。4、针对干扰抑制及测距抗干扰方法的设计问题,提出了一种基于外差式可调LP-FIR陷波器的干扰抑制方法,并结合前文设计的干扰检测与识别方法解决了测距系统中的抗干扰难题。该方法利用一个Hilbert滤波器、一级差频调制和一个LP-FIR陷波器实现不同频率位置单频干扰和窄带干扰的抑制,简单灵活易实现,能够最大限度的减小抗干扰措施对测距精度的影响,可以实现接近于CRLB的扩频测距精度。上述研究成果均通过了理论分析和实验验证,明确有效且技术可行性强,对于复杂电磁干扰环境中的扩频测距系统设计具有重要的理论指导意义和工程实用价值。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN973.3;TN967.1
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本文编号：1294199