卫星干扰源定位及干扰抑制技术研究

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为解决卫星通信中的干扰问题,应充分利用时域、频域或空域的抗干扰技术。相对于时频域来说,空域抗干扰已成为干扰抑制的一个重要措施。为了消除恶意的或无意的射频干扰信号,将干扰源定位技术与卫星自适应阵列波束形成技术有效地结合起来,将可以实现高性能的空域滤波。实现空域滤波的一个关键问题是:如何快速地定位估计,得到多个干扰源方向后再进行调零。在此背景下,本文针对卫星干扰源定位及干扰抑制技术从两个方面展开研究:一是对来自地面的干扰源的定位估计;二是在对干扰源定位的基础上,利用自适应阵列数字波束形成(ADBF)技术来抑制或消除干扰。卫星干扰源定位技术的一个新思路就是利用卫星天线所具有的多波束覆盖特性,实现单颗卫星对干扰源的高精度高分辨率定位。在卫星阵列天线所接收的信号基础上,采用空间谱估计技术对其进行处理,得到干扰源的波达方向(DOA),然后再根据星历信息,可获得准确的地面干扰源的位置信息。利用卫星多波束天线覆盖特性实现干扰源定位的思路,在实现定位的同时,也为卫星自适应天线阵列的调零技术奠定了基础。本文针对基于窄带相干源信号模型的来波方向估计算法进行研究,提出了两种具有解相干能力的二维MUSIC改进算法和二维ESPRIT改进算法,并仿真分析了所提出算法对于相干信号的二维DOA估计性能。针对宽带相干源信号模型的来波方向估计算法进行研究,提出了一种基于角频分离实现宽带聚焦的相干二维DOA估计算法,可应用到任意几何平面的阵列结构上。在DOA估计的基础上,采用自适应数字波束形成算法来抑制干扰。提出了一种修正的基于特征空间的多波束约束最小方差算法,该算法的输出SINR较高,且在收敛速度快和低快拍下也有较好的性能,具有较强的稳健性。
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