卫星导航接收机抗干扰算法研究

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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的应用目前几乎无所不在,但由于GNSS的脆弱性,很容易遭受到各种干扰,因此提升卫星导航接收机的抗干扰能力有着重要的实际意义。本文主要研究了基于阵列天线的抗大功率压制式干扰技术,主要工作包括:研究了非平稳干扰中最常见的线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)干扰的抑制技术。传统的基于平稳信号的干扰抑制方法对于导航接收机中的LFM干扰抑制效果不佳,但LFM信号在某一阶次的分数阶傅里叶域上聚集性最好,因此在分数阶傅里叶域处理LFM干扰可以改善抗干扰效果。首先,提出了基于线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV)准则的分数阶傅里叶域LFM干扰抑制算法,根据卫星信号到达角是否已知,分为FRFT-PI算法和FRFT-MVDR算法。仿真结果证明了FRFT-PI和FRFT-MVDR算法的有效性,且能够提高阵列输出信干噪比。随后,为了充分利用LFM信号在分数阶傅里叶域的聚集性和斜投影对期望信号的无失真保留,提出了基于斜投影的分数阶傅里叶域LFM干扰抑制算法(FRFT-OBLIQUE)。仿真结果表明,FRFT-OBLIQUE算法能够有效抑制LFM干扰,且输出信干噪比优于FRFT-MVDR算法、空时斜投影算法以及空时子空间算法。研究了高动态环境下的抗干扰算法。在高动态条件下,常规的自适应调零天线算法形成的零陷太窄,零陷容易与干扰失配,导致干扰抑制失败。因此,以均匀圆阵为模型,提出了基于三角形分布的零陷加宽加深(T-NWD)算法。仿真验证了T-NWD算法在高动态条件下的稳健性。
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