【摘 要】
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卫星导航系统为用户提供着高精度的定位授时服务。由于卫星信号传播至地表时信号功率极低,卫星导航系统常常因各类型各频段的电磁干扰而无法提供正常的服务。鉴于高精度卫星
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卫星导航系统为用户提供着高精度的定位授时服务。由于卫星信号传播至地表时信号功率极低,卫星导航系统常常因各类型各频段的电磁干扰而无法提供正常的服务。鉴于高精度卫星导航定位服务在国防军事行动中的重要作用,必须加快相关的干扰抑制技术研究。目前,干扰抑制技术研究的重点是基于阵列信号处理的干扰抑制算法,本文研究的多波束干扰抑制技术是阵列信号处理技术的重要研究方向。本文以GPS卫星导航系统为研究对象,首先分析GPS卫星信号的特点及目前比较典型的干扰,明确压制式干扰为主要干扰类型。然后详细介绍多波束干扰抑制技术的常用约束准则,分析基于线性最小方差约束准则(LCMV)的功率倒置算法的基本原理。针对功率倒置算法的优缺点,选用多重信号分类(MUSIC)算法对最小方差约束准则进行改进,根据MUSIC算法估计到的信号来向,对LCMV准则进行多波束约束,最后在Matlab软件中仿真分析MUSIC-LCMV组合算法性能,仿真结果说明算法能够准确的在干扰来向上形成抑制零陷,在卫星信号来向上形成波束增益。此外设计研发了一套通用的干扰抑制硬件平台,详细介绍了天线阵列、射频前端及基带处理板三部分的硬件方案和硬件器件选型。为降低MUSIC-LCMV干扰抑制算法硬件实现的复杂度,采用Householder变换结合Givens变换求解矩阵特征值、最小描述长度(MDL)准则估计干扰源数目和柯列斯基(Cholesky)矩阵求逆三项关键技术,详细介绍了关键技术机理及硬件实现干扰抑制算法的总体流程。最后在室外真实环境条件下,对基于LCMV的功率倒置算法及基于MUSIC-LCMV的多波束抑制算法进行对比测试,测试结果表明MUSIC-LCMV算法性能稳定,干扰抑制能力较功率倒置算法提升了近10dB,整体干扰抑制能力达到80dB。
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