衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)自適應(yīng)抗干擾方法研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用電磁環(huán)境的日益復(fù)雜以及各類衛(wèi)星導(dǎo)航干擾技術(shù)的長足發(fā)展，已對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密應(yīng)用提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。干擾對衛(wèi)星導(dǎo)航的精度、可用性、連續(xù)性和完好性都構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)已成為衛(wèi)星導(dǎo)航成功應(yīng)用的重要保障之一。作為衛(wèi)星導(dǎo)航終端的核心技術(shù)，基于自適應(yīng)陣列的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾接收機(jī)的研究和發(fā)展逐漸成為各國競相關(guān)注的焦點(diǎn)。衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾接收機(jī)不僅需要消除接收信號中的干擾、多徑對接收機(jī)的影響，獲得最大輸出信干噪比(SINR)，正確地

2、恢復(fù)出導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射信號的幅值和相位，實(shí)現(xiàn)有效測距和定位，還需具備快速收斂的自適應(yīng)抗干擾能力。
　　 為此，本文主要研究了基于自適應(yīng)陣列衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的自適應(yīng)干擾抑制方法，包括具有快速收斂能力的自適應(yīng)干擾抑制方法、多星盲干擾抑制方法、多徑干擾抑制方法和多目標(biāo)跟蹤方法。論文內(nèi)容具體包含以下幾個(gè)方面：
　　 1.提出了一種基于Householder變換的自適應(yīng)干擾抑制方法。廣義旁瓣相消器(GSC)常采用復(fù)雜度低的最小均方誤差(

3、LMS)算法，但收斂速度較慢，無法滿足GPS接收機(jī)對實(shí)時(shí)自適應(yīng)干擾抑制方面的要求。考慮到LMS算法的收斂性與阻塞后信號協(xié)方差矩陣特征值的離散程度有關(guān)，利用Householder變換構(gòu)建的GSC下支路阻塞矩陣，不僅可以阻塞期望信號，而且可以提高LMS算法的收斂性，從而獲得較高的輸出信干噪比，提高了GPS接收機(jī)的快速抗干擾性能。與常用的二項(xiàng)式對消阻塞矩陣相比，具有更高的收斂速率，且計(jì)算復(fù)雜度低于SVD方法。
　　 2.提出了一種基于

4、卡爾曼(Kalman)濾波的二維自適應(yīng)干擾抑制方法。首先利用低復(fù)雜度的Householder變換構(gòu)建二維GSC下支路的阻塞矩陣，阻塞期望信號；再結(jié)合Kalman濾波對二維GSC陣列下支路實(shí)時(shí)自適應(yīng)更新權(quán)矢量。該方法有效地在二維空域內(nèi)抑制多種干擾，而且與基于Householder變換的GSC-LMS方法相比，具有更高的收斂速率，和更高的輸出信干噪比，進(jìn)一步提高了GPS接收機(jī)的快速抗干擾性能。
　　 3.提出了一種新的用于GPS接收

5、機(jī)的多星盲干擾抑制方法。考慮到GPS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)定位需要解算至少四顆衛(wèi)星發(fā)射的信號，而GPS接收機(jī)常常工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，受大量人為干擾的影響，無法有效接收多顆衛(wèi)星發(fā)射的信號來實(shí)施解算定位。利用接收機(jī)對每顆衛(wèi)星的測距碼(如C/A碼)已知的特點(diǎn)，采用基于最小二乘法的多目標(biāo)自適應(yīng)陣列，能夠剔除多顆期望衛(wèi)星方向外的干擾信號。此外，根據(jù)期望衛(wèi)星方向形成的增益還可以精確估計(jì)出多顆期望衛(wèi)星的方位角。該方法無需期望衛(wèi)星的位置信息，且期望衛(wèi)星數(shù)目不受

6、陣元數(shù)目的限制。
　　 4.提出了一種新的GPS自適應(yīng)多徑抑制方法。由于導(dǎo)航數(shù)據(jù)符號中C/A碼信號重復(fù)，利用多個(gè)間隔C/A碼整數(shù)倍長度的數(shù)據(jù)塊間的強(qiáng)自相關(guān)特性，在低信噪比條件下可以有效提取期望信號和多徑；再采用前后向空間平滑的最大特征值法估計(jì)出GPS信號的方位角；最后對空間平滑劃分的多個(gè)子陣分別構(gòu)建GSC陣列自適應(yīng)更新其權(quán)矢量，實(shí)現(xiàn)對多徑的有效抑制。該方法不僅能有效地抑制多徑，減少多徑對碼跟蹤延遲鎖定環(huán)(DLL)的影響，使接收機(jī)

7、在不受多徑的影響下獲得更為精確的同步時(shí)刻，對GPS有效定位具有非常重要的意義。此外，還可以實(shí)現(xiàn)在多徑環(huán)境下對期望衛(wèi)星進(jìn)行高精度的方位測量。
　　 5.提出一種基于快速數(shù)據(jù)投影法的多目標(biāo)波達(dá)方向(DOA)跟蹤方法。當(dāng)接收機(jī)所處環(huán)境中存在運(yùn)動干擾時(shí)，通常需要估計(jì)并實(shí)時(shí)跟蹤干擾的DOA，以便降低干擾的影響。該方法首先利用可靠且低復(fù)雜度的FDPM算法自適應(yīng)更新陣列接收信號的時(shí)變信號子空間，再采用高斯.牛頓法在更新后的信號子空間中估計(jì)多個(gè)