【摘 要】
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随着电子信息技术的不断发展,电子对抗越来越多地出现在军事行动与民间生活中。导航对抗是电子对抗的一种形式,旨在保证卫星导航设备不受其他电磁设备干扰——包括恶意的干扰来源——的影响,以及某些场合下干扰目标卫星导航设备的正常使用。提升导航对抗能力是保证卫星导航设备在不同场合下都能够正常使用的必然要求。快扫频干扰是一种高效率的GNSS(全球导航卫星系统,Global Navigation Satellit
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随着电子信息技术的不断发展,电子对抗越来越多地出现在军事行动与民间生活中。导航对抗是电子对抗的一种形式,旨在保证卫星导航设备不受其他电磁设备干扰——包括恶意的干扰来源——的影响,以及某些场合下干扰目标卫星导航设备的正常使用。提升导航对抗能力是保证卫星导航设备在不同场合下都能够正常使用的必然要求。快扫频干扰是一种高效率的GNSS(全球导航卫星系统,Global Navigation Satellite System)非平稳干扰,目前正越来越广泛地应用于导航对抗中,时频联合分析技术能够有效地对非平稳干扰信号时频特性进行分析,可应用于GNSS非平稳干扰的抑制。本文基于上述情况展开研究,主要内容如下:(1)建立了快扫频干扰的数学模型,详细分析了其平稳性,得到快扫频干扰自相关函数随时间变化的结论,证实了快扫频干扰的非平稳性;提出了导航干扰与抗干扰指标,从干扰的对抗能力和干扰效果两个方面分析了对干扰的性能评价指标,同时从抗干扰算法的对抗能力和干扰抑制效果两个方面分析了抗干扰性能评价指标;对快扫频干扰的对抗能力和干扰效果进行了评价。通过计算得出当快扫频干扰带宽等于信号带宽、中心频率与信号中心频率相同时,其对抗能力最强且干扰效果接近于单音干扰,得出此时快扫频干扰效率最高且好于传统的平稳干扰的结论。(2)采用了理论推导和仿真实验相结合的方法,研究了传统GNSS时域和频域抗干扰接收机对快扫频干扰的抑制效果。提出了基于载噪比损耗的抗干扰极限分析方法,通过研究干扰抑制算法的载噪比损耗来分析其是否能够有效抑制干扰,并建立了相应的仿真实验平台;仿真分析了NLMS(归一化最小均方自适应滤波器,Normalized Least Mean Square)时域自适应算法的抑制不同扫频速度的快扫频干扰时的载噪比损耗,通过仿真得到了时域自适应干扰抑制算法能够抑制的快扫频干扰扫频速度上限为6.82×10~4 MHz/s;推导了传统频域干扰抑制算法抑制不同扫频速度的快扫频干扰时的载噪比损耗,得到了频域干扰抑制算法能够处理的快扫频干扰在FFT点数内扫过的带宽不超过信号带宽的60%的结论,并进一步通过计算和仿真验证,得到时域自适应干扰抑制算法能够抑制的快扫频干扰扫频速度上限与信号带宽和接收机FFT时长的计算关系。(3)提出了基于时频分析的GNSS非平稳干扰抑制算法,并选择了短时傅里叶变换作为对信号进行时频变换时采用的变换算法。根据不同窗函数的特性,结合GNSS信号特点,选择汉明窗作为短时傅里叶变换采用的窗函数;提出了基于接收机采样率和所需实现的抑制快扫频干扰扫频周期下限的时窗宽度选择算法。对变换得到的包含干扰分量的时频二维分布,提出了基于恒虚警率门限的时频分布干扰抑制算法检测干扰谱线并将其剔除,同时针对短时傅里叶变换在两个扫频周期分界处的频率混叠问题提出基于参考值的门限修正算法进行门限修正。通过仿真分析证实了提出的算法能够有效抑制快扫频干扰,并依据本文提出的干扰抑制效果评估体系分析了其性能,仿真结果证明,该算法能够有效地抑制扫频速度较快的快扫频干扰,在常见干信比下,其载噪比损耗保持在2d B以下,且干扰抑制比接近于信号的干噪比,由干扰抑制算法带来的码相位偏差在0.004码片以下,对定位测距精度的影响小于0.15米,性能相较于传统干扰抑制算法有极大提升。
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