GNSS基带芯片抗干扰算法研究与实现

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随着近年来GNSS导航系统的不断发展,其在军事和民用两大领域得到越来越广泛的应用,从而产生了巨大的社会与经济效益。但是由于GNSS信号是从2万多公里的太空传播到地面,接收时GNSS信号功率已经非常脆弱,极易受到干扰,特别是在军用时,若是不能有效抵御敌方施加的干扰,则无法完成信号的捕获与跟踪,因此各国政府对GNSS抗干扰技术的研究极为重视。现在关于GNSS抗干扰算法的研究有很多,但是对抗干扰算法进行专用芯片设计与实现方面研究的还相对较少,而且一些可以硬件实现的算法目前也主要是基于FPGA平台进行研究和应用,本论文的研究目的就是研究一款可以同时对强窄带和宽带干扰进行抑制的GNSS基带芯片,对其实现结构进行设计、前端实现以及功能验证。鉴于抗干扰算法研究及基带芯片设计和实现的长期性和复杂性,本文是以受到强功率干扰的GNSS信号为研究对象,重点研究了一种时域-空域处理方案和两种频域-空域处理方案,并分别对它们从资源、面积和功耗进行了对比分析,最终选取基于门限检测的频域-空域抗干扰算法作为GNSS基带芯片的设计和实现方案。文中对该方案进行了整体结构设计,首先通过该结构的算法级设计以验证其可行性,后续相继给出了各个功能单元实现的具体方法和详细过程,并附有相应的硬件仿真结果。最后,对GNSS基带芯片整个系统进行了功能仿真验证和FPGA实现,并对其进行了实测,进一步验证了设计方案的正确性。现在还没有一种抗干扰技术可以使GNSS信号“免疫”所有类型的干扰,一种抗干扰算法只能抑制特定类型的干扰,所以本论文采用的是频域-空域的联合域抗干扰算法实现对窄带和宽带干扰的抑制。现在联合域抗干扰技术是未来抗干扰算法研究的发展方向之一,对其进行专用芯片设计和实现的还没有看到相关介绍,本文的工作也可以看作是将联合域抗干扰技术进行专用芯片设计和实现研究的一次尝试和探索,这对抗干扰技术研究和应用具有很好的现实意义。
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