【摘 要】
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卫星导航具有全天候、高精度、连续性等诸多优点,因此被广泛应用于军事和民用领域,但是随着电磁环境变得日益复杂,卫星导航信号的脆弱性使得其极易受到有意或无意的干扰。因此研究卫星导航抗干扰技术对提高卫星导航的稳定性具有重要作用。本文从分析阵列结构和信号处理入手,首先介绍了目前应用广泛的空域滤波原理和空时二维滤波原理,然后阐述了自适应波束形成的常用准则,研究不同准则的适用环境和最优权值的滤波效果。基于导航
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卫星导航具有全天候、高精度、连续性等诸多优点,因此被广泛应用于军事和民用领域,但是随着电磁环境变得日益复杂,卫星导航信号的脆弱性使得其极易受到有意或无意的干扰。因此研究卫星导航抗干扰技术对提高卫星导航的稳定性具有重要作用。本文从分析阵列结构和信号处理入手,首先介绍了目前应用广泛的空域滤波原理和空时二维滤波原理,然后阐述了自适应波束形成的常用准则,研究不同准则的适用环境和最优权值的滤波效果。基于导航卫星信号的特点,适合采用基于线性约束最小方差准则的功率倒置算法进行抗干扰处理,针对性研究了该算法的抗干扰性能。权值求解是导航抗干扰硬件实现的核心,本文随后研究了几种常用权值求解方法如矩阵求逆算法(SMI),最小均方算法(LMS)和递归最小二乘算法(RLS),为硬件实现权值求解指明了方向。针对阵列天线阵元数目较多时硬件实现的计算复杂度急剧上升这一问题,本文对阵列降维技术进行了研究,探讨了降维滤波器的设计和降维前后的抗干扰性能变化。其次,本文研究了基于FPGA的数字硬件系统设计和软件系统设计,设计的硬件核心电路包括ADC电路,高精度时钟电路和DAC电路的设计。系统研究了软件设计,包括驱动程序、FIFO数据同步、带通滤波器、希尔伯特变换、RLS算法模块和降维算法模块的设计。提出了在迭代计算模块中采用状态机加流水线的数据结构,将RLS迭代模块的计算速度提升了71%。最后,设计了硬件实现的仿真和实验测试,硬件实验包括测试平台软搭建,四阵元圆环阵空时抗干扰外场实验和四阵元均匀直线阵的空域降维算法实验。空时抗干扰测试结果表明,本文设计的北斗导航抗干扰处理板具有良好的抗干扰效果;降维实验表明,本文采用的降维算法能够显著降低算法计算量,同时提高抗干扰输出的信干噪比。
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