卫星导航抗干扰调零天线波束合成方法研究

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卫星导航系统在军事和人们日常生活中发挥着重要的作用,但是由于外部环境存在诸多干扰,同时,卫星信号也非常微弱,所以在存在带内干扰的情况下,接收机很难对卫星信号进行有效接收。为了保证卫星导航系统在军事和日常生活中的重要地位,就必须提高卫导系统的抗干扰能力,以确保机载卫导产品在复杂干扰环境下的生存能力。  传统的卫星导航接收机抗干扰调零天线,利用功率倒置准则,获得阵列加权矢量,相比相控阵天线,阵列方向图可以在干扰方向产生明显零陷,从而实现对干扰的有效抑制。但是在卫星导航接收机中,调零天线无法形成对卫星信号的主瓣指向,只能产生对准干扰的零陷,从而无法提高期望信号增益。为了同时形成多个天线方向图主瓣,并分别对准不同卫星信号,从而提高阵列增益。本论文将引入导向约束条件,同时采用最小功率准则,通过直接矩阵求逆方法,求解每个卫星信号对应的最优权矢量解,并完成波束合成。该方法不仅抑制了干扰,同时,相对于单个天线,可以获得更大阵列增益,提高卫星接收信号的信噪比。故本论文就是针对卫星导航抗干扰调零天线波束合成方法研究,研究内容主要包括四个部分:  ①基于均匀线阵和平面阵布局结构,分析了相控阵基本原理,给出任意平面相控阵天线接收信号表达式,推导了相控阵方向图、阵列增益等基本参数指标。  ②对传统卫星导航抗干扰调零天线理论基础研究,主要讲述了各类自适应抗干扰技术,以及基于空域处理的各类波束合成准则和算法:最小均方误差算法、迭代最小二乘算法和矩阵求逆算法,最后讨论了自适应滤波算法选取原则及关系。  ③调零天线波束合成方法研究,建立调零天线信号处理数学模型,通过传统功率倒置算法,对调零天线的阵列方向图和输出信号功率谱做仿真分析,仿真结果显示阵列方向图在干扰方向确实产生明显零陷,从而对干扰产生了明显的抑制效果。  ④区别于调零天线,给出新的处理方法,对新方法(带指向约束的多目标抗干扰天线波束合成技术)进行研究,通过给出新方法的信号处理模型,并使用直接矩阵求逆算法进行阵列方向图仿真,通过仿真结果,可以看出新方法不仅抑制了外部干扰,而且也克服了卫星信号间的相互干扰,形成了对每个卫星信号的主瓣指向,提高输出信噪比。同时比较了调零天线、相控阵和新方法在不同输入信干噪比和快拍数的情况下输出信干噪比性能仿真分析,最后并比较分析了调零天线和新方法的运算量。通过以上仿真分析,可以明显看出新方法对比调零天线的优势和有效性,以便在工程应用中进行更加有效的应用。
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