GPS导航空时联合抗干扰快速算法设计与实现

摘要

全球卫星导航系统(GPS)卫星距离地面较远，地面接收机收到的功率较小，极易受压制式干扰而无法正常工作，本文以某四阵元GPS导航抗压制式干扰接收机课题为背景，开展了空时联合自适应抗干扰快速实现算法设计与硬件实现工作。
　　首先，本文针对四阵元方阵天线，根据阵列接收信号模型，完成了GPS卫星信号和压制式干扰的建模;针对GPS卫星信号来向未知场景，本文在传统功率倒置算法基础上，设计了一种空时二维抗干扰快速实现算法，算法运算量减小为改进前的三分之一;分析了算法的抗干扰性能，评估了时延抽头数、采样快拍数和干扰来向对算法性能的影响。
　　其次，开展了中频抗干扰接收机硬件设计与算法软件实现工作。完成了基于FPGA+DSP架构的中频抗干扰接收机原理图设计、PCB设计和硬件电路调试，根据抗干扰算法架构，完成了FPGA和DSP信号处理任务分工，其中FPGA主要完成四通道数字下变频、协方差矩阵估算和波束形成处理，DSP主要完成基于功率倒置快速算法的权重计算，本文通过对FPGA软件设计进行优化，提高了片内资源的复用率，通过对FPGA程序的时序优化，提高了软件的稳定性，通过对DSP权重计算的汇编优化，提高了算法的实时性。当空时联合抗干扰算法采用四个阵元与四个时延抽头进行权重计算时，权重更新时间低于0.85ms。
　　最后，本文在室内GPS中频干扰模拟器上完成了中频抗干扰模块干扰抑制性能测试，在外场干扰环境下完成了四阵元GPS导航抗压制式干扰接收机的搜星效果测试，验证了算法的最大干扰抑制性能。