基于阵列天线的GPS接收机抗干扰算法与仿真平台研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于阵列天线的GPS接收机抗干扰算法与仿真平台研究姓名：祝善虎申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：李荣冰2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘要GPS系统从诞生之初至今，为无数海、陆、空军民用户提供了便利和安全。但是作为一种星基无线电导航系统，它的脆弱性很明显，特别是在信号微弱的室内环境和电磁信号复杂的战争环境中，GPS接收机很容易失去正常工作的能力。因此，研究GPS接收机抗干扰技术对提高GPS系统的应用范围和深度具有重要的意义。本文以提高GPS接收机的抗干扰性能为目的，研究基于

2、阵列天线的GPS接收机抗干扰算法；同时，为了全面验证抗干扰算法的性能，建立了抗干扰GPS接收机仿真验证平台。结合阵列天线接收卫星信号的特性，研究了基于波束形成技术的GPS接收机抗干扰算法。比较了功率倒置算法、基于MUSIC理论的算法和基于波达方向波束形成算法的特点及各自的局限性，为算法性能的进一步改进奠定基础；并针对低采样点下阵列信号协方差阵估计误差会降低抗干扰算法性能的问题，采用特征值修正技术改进算法，提高了算法的抗干扰性能。研究了基于循环平稳特性的抗干扰算法。分析了GPSC/A码信号的循环平稳特性，设计了抗干扰滤波器，解决了一

3、般波束形成抗干扰算法需要信号入射方向等先验信息的问题；针对多径干扰信号入射角低的特点，改进了算法，实现了对多径干扰的有效抑制；分析了多普勒频移及导航数据码跳变对抗干扰算法性能的影响，并给出了解决方法。研究了阵列天线GPS和干扰信号的软件仿真方法。分析并建立了阵列天线GPS中频信号数学模型，研究了窄带和宽带等干扰信号的软件仿真问题，设计了中频信号仿真器，实现了高动态、复杂电磁环境的中频GPS和干扰信号的仿真。建立了基于软件接收机的GPS接收机抗干扰算法仿真验证平台。分析了GPS接收机的工作原理，设计了基于软件的GPS接收机，实现了对

4、中频信号的软件捕获、跟踪和导航解算，并基于仿真平台验证了抗干扰算法的有效性。关键词：GPS抗干扰阵列天线循环平稳软件接收机I基于阵列天线的GPS接收机抗干扰算法与仿真平台研究AbstractGPSsystemprovidesgreatconvenienceandsecurityfornumerousland,seaandairforcepeoplefromthebeginningofthebirthdate.Butasasatellite-basedradionavigationsystem,itsvulnerabilityisv

5、eryobvious.Particularlyintheindoorenvironmentandinthewarenvironment,GPSreceiverisveryeasytolosetheabitlitytowork.Therefore,studyinganti-jammingtechniqueforGPSreceiverhasgreatsignificanceforimprovingthescopeanddepthofGPSsystemapplication.Inordertoimprovetheanti-jamming

6、performanceofGPSreceiver,anti-jammingalgorithmhasbeenresearchedinthispaper.Thenasoftwaredefinedanti-jammingGPSreceiversimulationplatformwasestablished.CombiningthecharacteristicsofGPSsignalreceiverdbyarrayantenna,theanti-jammingtechniquebasedonbeamformingtechnologywas

7、researched.Thefeaturesandlimitationsofpowerinversionalgorithm,beamformingalgorithmbasedonMUSICorDOAwerecompared,layingthefoundationforfurtherimprovement.Astheestimationerrorofarraysignalcovariancematrixcanreducetheperformanceofanti-jammingaltorithm,thecorrectiontechni

8、queofeignvaluewasusedtoimprovethealgorithmrobustness.Theinterferencesuppressiontechniquebasedoncyclostationarywasresearchedi