子带空时自适应抗干扰技术研究

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随着世界各国导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的不断发展与完善,北斗卫星导航系统已经被广泛地应用于军民等领域。导航卫星信号在遥远的深空发射,经过大气层、电离层等空间传输损耗,其信号功率很微弱,非常容易受到外界干扰。因此,研究导航卫星信号的抗干扰技术具有十分重要的意义。空时自适应处理(Space-time Adaptive Processing,STAP)技术从空域和时域两个自由度对干扰进行抑制,能有效提高抗干扰系统的抗干扰能力。本文主要研究了空时自适应处理技术中所涉及到的性能评估准则、空时域的鲁棒波束形成算法,将空时鲁棒波束形成与子带滤波相结合分析了其抗干扰性能,并在四阵元抗干扰基带处理板上进行了外场验证,测试了抗干扰能力。1)讨论了基于阵列天线的自适应抗干扰理论,分析了STAP技术和最优波束形成准则,在此基础上,研究了波束形成算法的性能指标和评价准则,并分析了几种传统空时自适应抗干扰算法。2)针对当前国际上的研究热点问题,干扰加噪声协方差(Interference plus Noise Covariance,INC)矩阵重构类算法,需要预先已知干扰信号的来波方向问题,提出了一种DOA-频率联合估计算法,对干扰信号的来波方向和频率信息进行估计。通过估计得到的先验信息,将INC矩阵重构类算法从空域处理拓展到了空时域处理,并仿真分析了基于空间谱频率联合估计的零陷展宽算法和基于空间投影的零陷展宽算法,提高算法鲁棒性的同时,增强了频域波束控制能力。3)将多相滤波和空时滤波相结合,分子带处理各个频带进行独立干扰抑制,提出了子带空时滤波结构。仿真分析了一种近似完全重构滤波器组,余弦调制多通道滤波器组,并分析了其幅频特性。将协方差矩阵锥化(Conization of Covariance Matrix,CMT)类算法应用于子带空时滤波结构,在展宽零陷的同时具有更为恒定的频域特性。4)实现了抗干扰算法在多阵元抗干扰天线基带处理板上的工程验证,在现有硬件平台的基础上研究了软件设计,包括高速串行ADC模块、下变频和低通滤波器、基于PI算法的自适应抗干扰算法模块、自动功率控制和DA模块。经模拟源仿真和外场实验验证表明,本文所提多阵元抗干扰天线基带处理板可以对压制式干扰信号进行滤除,保证后级接收机的准确定位。
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