GNSS空域抗干擾算法研究及FPGA實現(xiàn).pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）是一種具有全能性、全天候、連續(xù)性和實時性的無線電導航定位系統(tǒng)，能夠提供高精度的導航、定位和授時信息，其應用涉及到國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的信息產(chǎn)業(yè)之一。但衛(wèi)星信號到達地面的微弱性使接收機極易受到干擾。GNSS抗干擾技術(shù)研究顯得尤為重要。傳統(tǒng)的時域和頻域濾波能夠有效抑制少量窄帶干擾，但無法對付多個窄帶干擾和寬帶干擾。

2、而波束形成技術(shù)通過對陣列天線上的各陣元加權(quán)調(diào)整方向圖，使方向圖的主瓣對準期望信號方向，而在干擾方向形成零陷或者旁瓣，達到抑制多個窄帶干擾和寬帶干擾的目的。本文圍繞GNSS空域抗干擾算法及硬件實現(xiàn)展開研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析了導航衛(wèi)星系統(tǒng)易受干擾的原因，介紹了陣列信號模型、波束形成原理、最優(yōu)波束形成準則和自適應波束形成算法等波束形成基本理論。重點分析對比了常用的最優(yōu)波束形成準則和自適應波束形成算法，并深入研究了最小均

3、方（Least Mean Square，LMS）算法的穩(wěn)態(tài)誤差、步長因子、收斂速度之間的關(guān)系。
　　其次，研究了最小方差無畸變響應（Minimum Variance Distortionless Response， MVDR）波束形成算法和功率倒置（Power Inversion，PI）算法。針對MVDR算法必須知道衛(wèi)星方位以及傳統(tǒng)功率倒置算法對弱干擾的抑制效果不佳，提出了改進的功率倒置算法。仿真驗證了該算法無論在抗干擾還是干擾測

4、向性能上均優(yōu)于傳統(tǒng)的功率倒置算法，但需要進行特征分解，運算復雜，不利于現(xiàn)場可編程器件（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）實現(xiàn)。仿真分析了傳統(tǒng)功率倒置三種不同的自適應算法，發(fā)現(xiàn)LMS算法采用合適的步長因子，可以達到與其他自適應算法一樣的抗干擾效果，并且復雜度較低，易于硬件實現(xiàn)。因此，選擇功率倒置自適應LMS算法進行FPGA實現(xiàn)。
　　最后，針對功率倒置自適應LMS算法，搭建了GNSS空域抗干擾系統(tǒng)