复杂环境下GNSS抗干扰策略研究

摘要

全球导航卫星系统以全球性、全天候和实时性地提供定位、导航和授时的特点，在各行各业被广泛应用。然而卫星接收信号十分脆弱，极易受到干扰影响，虽然已经提出了很多抗干扰手段，但是每一种措施都有各自的优缺点。为此，本文就复杂电磁环境下，重点关注于压制式干扰，首先对干扰进行检测，再提取特征参数，接着基于决策树进行分类识别，然后在接收机从系统自抗性、频域滤波和空域滤波三方面研究抗干扰措施，最后将两者整合形成有效的抗干扰策略。论文的主要研究内容归纳如下：
　　1.分析了导航信号面临的复杂电磁环境，建模了典型的六种压制式干扰，讨论了干扰参数的配置；在分析现有抗干扰手段的基础上，研究了导航系统的自抗性，并设计了将干扰检测识别与抗干扰级联的复杂环境下抗干扰策略；给出了策略涉及的相关基本理论。
　　2.研究了频域干扰检测算法，设计了门限循环更新检测算法，通过构建不同场景仿真验证分析了算法性能；通过对干扰信号特性的分析，提取了能量因子、频谱带宽、频谱峰度、频谱平坦度、时域峰平比和能量聚集度六个特征参数，并基于决策树理论设计了干扰分类识别策略。通过仿真验证分析了检测识别策略的性能。
　　3.在频域，研究了各种窗函数的数学模型和加窗处理对信号频谱泄漏的补偿，提出了反加窗的处理方式来改进加窗重叠 FFT滤波技术。在空域，研究了空域功率倒置算法的权值推导过程，并提出从相关矩阵的计算和权值变步长迭代对其进行优化，使相关矩阵的估计和天线形成的零陷更准确；针对高动态变化的情况，通过添加微分约束来改进功率倒置算法，使其方向图形成的零陷变宽，同时给出了详细的推导过程。
　　4.整合了前文的干扰检测识别技术和干扰抑制技术，得出了完整的复杂环境下抗干扰策略，通过仿真验证了其性能，并与空时联合手段进行了对比。最后借助MATLAB GUI工具，开发了复杂环境下卫星导航抗干扰策略可视化仿真软件，为后续相关工作提供有力的支持。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1 选题依据及其研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 复杂环境下GNSS抗干扰策略总述

2.1 复杂环境下干扰信号建模

2.2 常见的GNSS抗干扰联合手段

2.3 级联式的抗干扰策略思路

2.4 抗干扰策略关键技术的相关理论

2.5 本章小结

第三章 基于干扰信号特性的检测与识别策略

3.1 门限循环更新干扰检测算法

3.2 基于时频特性的特征参数提取

3.3 基于决策树理论的干扰模式识别

3.4 检测识别策略性能仿真

3.5 本章小结

第四章 改进的频域与空域抗干扰技术研究

4.1 频域加窗重叠抗干扰算法

4.2 空域功率倒置算法

4.3 优化的功率倒置算法

4.4 改进的微分约束功率倒置算法

4.4 本章小结

第五章 复杂环境下抗干扰策略性能验证与仿真软件

5.1 抗干扰策略性能分析

5.2 复杂环境下抗干扰策略仿真软件

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果