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《哈尔滨工程大学》 2009年
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GPS接收机抗干扰技术研究

宋洪涛  
【摘要】:随着全球定位系统(GPS)在军用和民用领域的应用范围和数量日益扩大,GPS接收机的抗干扰问题受到国内外学者的广泛关注,同时基于阵列信号处理的GPS抗干扰技术则逐渐成为目前的一个研究热点。在对GPS信号的干扰中,压制式干扰是最大的威胁,而抑制多径干扰则是高精度定位的有效保障。本课题围绕两种不同应用环境下的基于阵列信号处理的GPS接收机抗干扰技术和GPS的多径抑制技术展开深入讨论。 为顺利开展GPS接收机抗干扰技术的深入研究,采用直接模拟数字中频GPS信号方式建立GPS接收机软件研究平台,利用GPS C/A码的频谱特性讨论连续波干扰频率对接收机捕获性能的影响,详细分析调频-调幅、宽带噪声干扰信号的相关参数及相干、非相干积分时间对捕获噪声电平的影响,并采用蒙特卡罗误码率仿真模型研究各种干扰信号对输出误码率的影响。 传统的波束形成技术计算复杂度为O(n3),并且干扰波达方向角的估计误差对其性能有很大影响,多级维纳滤波器结构的空时降维GPS接收机抗干扰方案虽然将计算复杂度降低到了O(n2),但该方案需要以期望信号作为参考信号,而GPS子空间抗干扰方案则只需要获得期望卫星的波达方向角。深入分析FAPI子空间跟踪算法后发现该算法比同类子空间跟踪算法具有更好的估计性能和收敛性能,通过讨论干扰个数估计值对子空间跟踪类GPS接收机抗干扰方案的影响,提出一种适用于该类抗干扰方案的“有效”干扰个数估计方法和一种新的抗干扰方案,将新的抗干扰方案与传统波束形成技术、多级维纳滤波器技术及同类子空间抗干扰技术进行比较发现新方案具有优越性。 针对GPS C/A码信号的恒模属性,详细分析基于恒模算法的GPS接收机盲抗干扰方案原理,重点解决其实际应用中存在的关于C/A码数字化、计算量和收敛时间问题,提出一种改进的GPS接收机恒模盲抗干扰方案并仿真验证其抗干扰性能。方案采用10ms的解扩数据,将收敛时间缩短到约0.2毫秒,该类盲抗干扰方案更适用于跟踪状态下的GPS接收机。 深入讨论GPS多径信号引起的码相位和载波相位误差性能,分析比较经典的窄相关器、MEDLL、Strobe相关器、改进的Strobe相关器及E1/E2 GPS多径抑制技术,发现当存在短多径信号时这些方法均没有表现出很好的性能。多径信号引起的码相位误差有时正时负,文章着重分析自适应多径估计与抑制技术,提出一种修正的自适应滤波多径估计与抑制方案,抽头间隔时间直接决定了该方案的多径抑制性能,文中方案优于其它经典方法,并且对短多径信号有很好的抑制效果。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P228.4

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