衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機抗干擾技術研究.pdf

1、衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有全能性、全天候、連續(xù)性和實時性等特點，能夠為用戶提供精確的定位、測速和授時服務，在軍事和民用領域得到了廣泛應用。由于衛(wèi)星導航接收機所處的工作環(huán)境日益復雜，而且衛(wèi)星信號容易受到有意或無意的干擾，衛(wèi)星導航接收機的抗干擾能力成為其能否正常工作的關鍵問題。研究衛(wèi)星導航接收機抗干擾技術，對于提高衛(wèi)星導航系統(tǒng)在復雜電磁環(huán)境下的工作性能、增強其在各種環(huán)境中的適用性具有重要意義。
　　本文對衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機抗干擾技術進行了深入的

2、研究，以GPS系統(tǒng)為例，重點研究了強干擾下相干GPS信號波達方向（DOA）估計、非平穩(wěn)干擾抑制和穩(wěn)健波束形成干擾抑制三方面的問題，主要創(chuàng)新點如下：
　　針對同時存在強干擾、相干GPS信號且具有較低信噪比的復雜傳播環(huán)境，提出了基于對稱均勻線陣的相干GPS信號DOA估計算法。該算法利用干擾和噪聲的二階統(tǒng)計特性，采用正交投影抑制干擾、空間差分消除噪聲，提取了相干GPS信號，并改進了重構矩陣的結構以充分利用所有數(shù)據(jù)參與解相干，實現(xiàn)了強干擾

3、下相干信號的DOA估計。在此基礎之上，為了使DOA估計算法適用于普通均勻線陣，并進一步提高GPS復雜傳播環(huán)境下DOA估計的準確性，提出了基于斜投影的相干GPS信號DOA估計算法。該算法將斜投影算子引入DOA估計，同時抑制了干擾和噪聲，無失真的提取了能量極其微弱的相干GPS信號，然后采用修正的前后向空間平滑方法解相干，顯著提高了相干信號DOA估計的準確性。仿真結果表明，即使在低信噪比、高干信比的情況下，該算法也具有更加準確的DOA估計性能

4、。上述算法實現(xiàn)了GPS復雜傳播環(huán)境下的信源參數(shù)估計，為自適應波束形成干擾抑制算法提供了先驗信息，有助于提高GPS接收機抗干擾性能。
　　針對非平穩(wěn)干擾中最常見的LFM干擾，提出了基于分數(shù)階傅里葉變換（FRFT）的空時域子空間投影干擾抑制算法。該算法將FRFT引入非平穩(wěn)干擾抑制，并將傳統(tǒng)的單陣元子空間投影擴展為多陣元的空時域子空間投影，有效抑制了LFM干擾，提高了輸出信干噪比。在此研究基礎之上，進一步考慮了同時存在非平穩(wěn)干擾、相干G

5、PS信號的復雜情況，將斜投影算子引入非平穩(wěn)干擾抑制，提出了基于FRFT的空時子空間斜投影LFM干擾抑制算法。理論分析和仿真實驗表明，該算法不僅可以去除LFM干擾、抑制相干GPS信號，而且能夠無失真的保留期望GPS信號，顯著改善了抗干擾性能，適合在GPS復雜傳播環(huán)境中應用。
　　針對導向矢量失配情況下，常規(guī)波束形成器輸出性能下降的問題，提出了一種基于子空間的穩(wěn)健波束形成干擾抑制算法。該算法利用接收信號各子空間相互正交的特性，結合導向

6、矢量不確定集的約束條件，估計了最優(yōu)方向矢量，并將其代入波束形成器求取了最優(yōu)權矢量。通過仿真對算法性能進行了驗證，結果表明該算法對導向誤差具有較好的穩(wěn)健性，而且能夠提高波束形成的輸出信干噪比。在此基礎之上，進一步考慮了導向矢量失配、相干GPS信號同時存在的情況，提出了多徑環(huán)境下穩(wěn)健波束形成干擾抑制算法。該算法引入了零空間標準正交基，在無需已知衰減因子的情況下預先濾除了相干GPS信號，然后在不確定集范圍內(nèi)估計了最優(yōu)方向矢量，并結合預處理后的