导航接收机时频域干扰抑制技术研究及实现

摘要

卫星导航定位技术无论在军事、还是商业应用中都具有巨大的价值。导航定位卫星系统发送的高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时信息，是一种可供所有海、陆、空、天的军民用户共享的信息资源，谁拥有这种技术和能力，就在军事、外交和经济上占据主动。因此，各国对如何获得更准确的卫星导航信息以及阻止他方获得卫星导航信息进行了广泛的研究，随之而诞生的卫星导航系统干扰技术与抗干扰技术成为研究的热点。 本文对导航接收机的干扰技术与抗干扰技术进行了深入研究，主要做了以下几方面工作： 1、对导航接收机面对的干扰威胁及其干扰特性进行了分析，建立了干扰信号的模型，并基于模型对导航接收机的抗干扰能力进行了研究。通过计算机仿真分析了导航接收机在干扰环境中的误码率。 2、研究了导航接收机窄带干扰抑制技术。对频域窄带干扰抑制中参数选择做了详细的讨论。详细研究了自适应阀值滤波算法及频域LMS滤波算法，对将其应用于导航接收机的干扰抑制的性能及缺陷做了详细分析。并在此基础上根据导航接收机窄带干扰特性，提出利用部分权值更新LMS算法来抑制干扰，并对算法的抑制干扰的性能进行分析和比较，验证了算法的可行性。 3、研究了导航接收机宽带干扰抑制技术。针对宽带干扰的频谱较宽，在频域无法对干扰信号进行区别，文中采用时频结合的方法，利用周期循环平稳理论，设计出了用于导航接收机的宽带干扰抑制的频移滤波器。并对频移滤波器的性能做了仿真分析。 4、根据理论分析，提出了导航接收机干扰抑制系统硬件实现方案，并利用FPGA技术实现。通过大量硬件仿真分析可知，能够有效的抑制干扰。最后将其应用于某抗干扰型导航接收机，并对系统进行调试，经测试满足系统各项指标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国外研究现状

1.2.1窄带干扰抑制技术

1.2.2宽带干扰抑制技术

1.3国内研究现状

1.4本文的主要工作和内容安排

1.4.1本文的主要工作

1.4.2本文的内容安排

第二章卫星导航定位系统及干扰特性分析

2.1引言

2.2卫星导航定位系统

2.2.1扩频通信

2.2.2直接序列扩频通信

2.2.3扩频码序列

2.3卫星定位系统信号特性

2.3.1卫星定位系统信号

2.3.2卫星定位系统码序列

2.4卫星定位系统干扰特性分析

2.4.1潜在的干扰

2.4.2人为的恶意干扰

2.4.3干扰信号建模

2.5卫星定位系统抗干扰性能

2.5.1卫星定位系统抗干扰原理

2.5.2卫星定位系统抗干扰误码率分析

2.6本章小结

第三章导航接收机窄带干扰抑制技术研究

3.1引言

3.2频域窄带干扰抑制技术

3.2.1频域窄带干扰抑制原理框图

3.2.2加窗与重叠的选择

3.3频域窄带干扰抑制算法

3.3.1频域自适应阀值滤波

3.3.2频域LMS自适应滤波算法

3.3.3部分权值系数更新频域滤波自适应算法

3.4三种算法的性能分析及比较

3.4.1运算复杂度

3.4.2收敛速度

3.4.3误码率

3.4.4三种算法性能比较

3.5本章小结

第四章导航接收机宽带干扰抑制技术研究

4.1引言

4.2周期平稳理论

4.2.1周期平稳及共轭周期平稳的定义

4.2.2周期循环谱

4.2.3周期循环谱计算

4.2.4常用信号的周期循环谱特性

4.3基于循环谱理论的宽带干扰抑制技术

4.3.1循环谱理论宽带抑制原理

4.3.2频移滤波器

4.4卫星导航定位信号频移滤波器设计

4.4.1卫星导航定位系统信号的循环谱特性

4.4.2自适应频移滤波器设计

4.4.3频移滤波器宽带干扰抑制性能

4.5本章小结

第五章导航接收机抗干扰系统的FPGA实现

5.1 FPGA技术

5.1.1 FPGA简介

5.1.2设计流程

5.2导航接收机窄带干扰抑制系统FPGA硬件实现

5.2.1导航接收机窄带干扰抑制系统性能指标

5.2.2导航接收机窄带干扰抑制系统硬件实现方案

5.3导航接收机干扰抑制系统各模块FPGA硬件设计

5.3.1加窗模块的设计

5.3.2延时模块的设计

5.3.3 FFT/IFFT模块设计

5.3.4干扰抑制模块的设计

5.4抗窄带干扰硬件仿真分析

5.5抗窄带干扰硬件测试分析

5.5.1测试方案

5.5.2测试结果

5.6本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果