一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于解重扩算法的GPS抗干扰实时接收机研究

提出了一种基于解重扩算法的GPS抗干扰实时接收机系统的硬件实现方案。此方案充分利用解重扩算法和GPS接收机的特点,将两者紧密耦合,并根据FPGA和DSP的不同性能,实现了资源的合理配置。实测数据验证表明,该系统不仅能够抑制干扰信号,而且可对卫星信号产生较大增益,实现多波束抗干扰。     

针对弹载卫星导航接收机干扰方向测定的算法研究

在弹载应用中,卫星导航接收机动态范围大,干扰方向相对接收机变化迅速,高动态导致自适应抗干扰算法产生的零陷深度变浅、范围变大,同时破坏了零陷附近接收的卫星信号,严重影响了 自适应空时滤波的抗干扰性能.研究弹载卫星导航接收机干扰方向的测定方法,通过干扰测向将天线零陷对准干扰方向,在指定方向形成波束,从而提高了接收机的抗干扰能力.针对弹载高动态对卫星导航接收机干扰方向测定实时性和准确度的要求,提出了 MUSIC-ESPRIT联合算法,将传统的ESPRIT算法的测定结果作为MUSIC算法的初始值,进而缩小谱峰的搜索范围.仿真结果表明,提出的MUSIC-ESPRIT联合算法与传统的MUSIC算法相比,在保证干扰测向精度的同时降低了计算量,满足弹载卫星导航接收机对干扰方向的测定要求.     

一种高动态低信噪比卫星导航信号捕获方法

为提升高动态低信噪比环境下卫星导航信号的捕获性能,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)及部分匹配滤波(PMF)的捕获方法。在该方法中,接收机首先利用PMF对接收信号做分段相干积分,随后借助快速傅里叶变换(FFT)对分段积分结果做离散快速FrFT,最后通过检测FrFT输出的峰值完成信号的捕获。由于具有多普勒频率变化率的卫星导航信号在FrFT后呈现能量聚焦特性,所提方法能够显著提高信号的长时间相干积分增益。同时对所提算法的捕获概率、平均捕获时间以及算法复杂度等性能指标进行了理论分析及计算机仿真验证。仿真表明,与传统的PMF-FFT方法相比,所提方法能够通过延长相干积分时间的方式有效提升高动态低信噪比卫星导航信号的捕获概率、降低捕获时间。     

一种基于多基线载波相位差测量的欺骗干扰检测方法

由于卫星导航信号到达地面的信号功率较低,且民用部分信息公开,极易受到欺骗干扰信号的影响,从而导致接收机解算出错误的位置、速度或时间.针对传统的欺骗干扰检测与抑制方法不能对欺骗干扰进行测向的问题,提出了一种基于阵列多天线接收信号的载波相位差进行欺骗信号检测与抑制的方法.该方法能够在缺少先验知识的条件下,借鉴相关干涉仪测向原理,利用不同阵元接收的同一信号的载波相位差构建观测量,实现接收机捕获信号的波达方向估计,通过与星历解算的卫星方向进行对比可实现欺骗干扰的检测与识别.仿真结果表明,该方法能够实现针对不同卫星的多个欺骗信号的波达方向识别,识别精度较高,具有较好的欺骗干扰检测效果,并且该方法对各种导航系统均适用.     

基于LEO辅助的北斗B1C高灵敏快速捕获算法

随着低轨(LEO)卫星数量的不断增加,利用LEO星座辅助增强GNSS导航性能已经成为一种新的趋势.针对低信噪比环境下B1C信号难以捕获的问题,提出了一种基于LEO辅助的B1C信号高灵敏快速捕获算法.首先对提升接收机捕获灵敏度进行了分析,对比了相干积分与非相干积分对于信号处理增益的影响,得出在低轨导航增强信号的辅助下采用增加相干积分时间的捕获算法对低信噪比条件下B1C信号的捕获更有效.然后提出了一种基于LEO辅助的B1C高灵敏快速捕获算法,从理论分析和实验仿真两方面,对比验证了在LEO辅助下可以显著提高B1C信号的捕获灵敏度,缩短捕获时间,提高捕获效率.     

带波束指向的GPS抗干扰技术研究

针对GPS卫星接收系统在存在强宽带压制式干扰无法正常工作的情况,研究了基于阵列天线的自适应抗干扰技术.提供了采用约束的最小方差准则实现抗干扰算法,算法充分利用了信号和干扰空间角度的不同进行滤波,对有用信号进行保护,使得波束在指向卫星信号的同时最大程度抑制干扰信号.给出了算法的硬件实现方案,最后通过仿真试验对算法的抗干扰能力进行了分析,验证了算法的有效性.     

一种改进双块补零北斗导航接收机弱信号捕获方法

利用卫星导航系统对高轨航天器进行自主导航与高精度定轨,对接收机的捕获灵敏度要求极高,双块补零(DBZP)算法是无辅助下卫星导航弱信号捕获的理想方案,然而受限于数据处理量大,DBZP实际应用难度大。在深入分析双块补零机理的基础上,结合矩阵重构的思想,提出了一种改进双块补零北斗导航接收机弱信号捕获方法。该方法对参与块内相关运算的基带信号和本地测距码分别进行重构,解决了块内点数与快速傅里叶变换输入点数之间的矛盾,提高了北斗导航接收机弱信号捕获性能。仿真实验结果分析表明,改进双块补零算法对信噪比没有损失,可以保证对低至15dB·Hz的弱信号进行有效捕获,能够满足高轨航天器定轨、室内外无缝导航等对接收机高灵敏度的需求。本方法是在块内运算层面对DBZP进行优化,具备良好的通用性和可移植性,与优化相干积分策略的各种改进DBZP算法可以无缝对接,进一步提高北斗导航接收机信号处理的效能。同时,重构的思想也适用于其他采用码分多址信号的卫星导航系统的弱信号检测和捕获,对提升多星座卫星导航系统的基带信号处理性能具有参考意义。     

双通道恒模干扰抑制VHF接收机设计与实现

为了解决民航地空通信受到无线电干扰的问题,提出了双通道恒模干扰抑制自适应抑制接收机的设计实现方案。接收机中的信号处理平台在FPGA中实现自适应干扰抑制,使用DSP判断恒模算法输入信号是否存在干扰,以及对恒模算法输出信号进行属性判断以防止误捕获。再配以具有VHF信号接收功能的射频前端电路,实现接收、干扰抑制、解调地空通信信号的功能。系统测试表明,双通道恒模干扰抑制接收机能够自适应地抑制恒模干扰。     

北斗B1 QPSK调制信号的高灵敏度捕获算法

卫星信号在复杂环境中功率存在衰减,导致其低于接收机正常捕获范围,给信号捕获带来较大困难。在分析北斗B1频点信号体制及研究码并行捕获算法基础上,提出了针对北斗B1 QPSK调制信号的双通道并行搜索捕获算法,设计了优化的相干、非相干码并行捕获算法,解决了信噪比较低环境中北斗卫星信号捕获困难的问题。利用卫星信号模拟器产生的仿真信号对双通道并行捕获算法和相干、非相干累加捕获算法进行验证与分析,结果表明,前者性能明显优于单通道捕获,后者较普通捕获算法具有更理想的捕获灵敏度。     

参考阵元可自适应调整的阵列天线抗干扰方法

针对导航接收机抗干扰阵列天线在某些干扰来向存在抗干扰效果减弱的问题,建立了基于功率倒置算法的阵列信号处理模型,提出一种参考阵元可自适应调整的阵列天线抗干扰方法.以四阵元均匀圆阵为例进行了仿真验证,仿真结果表明,相比于参考阵元固定的功率倒置算法,此方法能够很好地解决部分干扰来向抗干扰效果减弱的问题.     

卫星导航接收机空间自适应调零抗干扰技术研究

比较了两种自适应调零抗干扰天线系统方案的优缺点,根据实际应用场合,确定抗干扰天线方案设计为中频输出的数字调零系统.对自适应调零的信号处理进行了理论研究,建立了阵列信号的模型,根据导航卫星信号远小于干扰信号等因素,选用了基于线性约束的功率倒置算法,通过调整权值系数使得天线阵的方向图零点对准干扰信号方向,实现干扰零陷.仿真结果表明:通过零陷处理可达到干信比为77dB的抗干扰能力,验证了算法的有效性.     

Multicomponent receiver architectures for GPS interference suppression

The global positioning system (GPS) is a one-way satellite-based navigation system employing spread-spectrum techniques that is widely used for commercial and military applications. Although the very low signal-to-noise ratio (SNR) is handled by the large spreading gain, GPS is susceptible to high-power interference signals and various types of jammers. We propose multicomponent receiver architectures for GPS interference suppression. A conventional antenna system is first considered which utilizes a minimum-variance distortionless-response (MVDR) beam former and assumes that the GPS signal angle of arrival (AOA) and the antenna model are known at the receiver. However, this receiver is sensitive to AOA estimation errors and can have a high computational complexity. This sensitivity problem is eliminated by a multicomponent system based on a multistage matched filter (MF). Since this MF receiver also has a high computational complexity because the jammer AOAs must be estimated, we introduce a blind interference canceler based on the constant modulus (CM) array that is insensitive to AOA estimation errors and has a low computational complexity. Computer simulations are provided to illustrate the performance of the various systems for interference suppression in example signal scenarios.     

阵列旋转对功率倒置算法性能的影响分析

针对卫星导航抗干扰中,功率倒置算法下导航信号载噪比受干扰来波方向的影响,通过理论推导和数值计算的方法研究了天线阵列旋转与功率倒置算法抗干扰性能的关系。分析结果表明:天线阵列旋转会使功率倒置算法下的阵列增益在最大值和最小值之间呈现连续的、周期性的变化。相比固定天线阵不变的载噪比,阵列旋转能够使信号在一段时间内获得更大的载噪比,对于四阵元Y型阵列,阵列旋转理论上对载噪比的最大提升程度可以达到14dB左右。仿真结果验证了理论推导的正确性。     

天线组阵中SUMPLE算法的合成相位漂移补偿

针对SUMPLE算法在低信噪比时存在的相位漂移问题,在分析权值估计误差引起的合成信号相位漂移现象的基础上,提出一种以固定时刻合成权值作为参考的补偿算法。该算法以收敛后某个固定时刻的合成权值作为参考,其他时刻的相位补偿值通过与该参考权值进行相关计算得到。从理论上分析了该算法的可行性,并进行仿真验证。理论分析与仿真结果表明,所给出的相位补偿方法能有效地消除合成信号的相位漂移现象,补偿后的合成信号相位中心稳定。     

Blind GPS receiver with a modified despreader for interference suppression

The global positioning system (GPS) was designed to provide location estimates for various civilian and military applications using at least four satellites. Since GPS signals have a low signal-to-noise ratio (SNR), they also have a low signal-to-jammer ratio so that the accuracy of location estimates is influenced by cochannel interference and intentional jammers. We propose a low-complexity blind adaptive receiver that is based on a novel modified despreader and the constant modulus (CM) array. This system is capable of ing directional interference and capturing the GPS signal of interest without requiring explicit angle-of-arrival (AOA) information. We also consider the multiple satellite problem and extend the proposed receiver to capture several GPS signals of interest. Representative computer simulation examples are presented to illustrate the performance of the multicomponent system for the suppression of different jammer types.     

SINS/GNSS integrated navigation system based on maximum versoria filter

In the missile-borne Strapdown Inertial Navigation System/Global Navigation Satellite System (SINS/GNSS) integrated navigation system, due to the factors such as the high dynamics, the signal blocking by obstacles, the signal intefereces, etc., there always exist pulse interferences or measurement information interruptions in the satellite receiver, which make nonstationary measurement process. The traditional Kalman Filter (KF) can tackle the state estimation problem under Gaussian white noise, but its performance will be significantly reduced under non-Gaussian noises. In order to deal with the non-Gaussian conditions in the actual missile-borne SINS/GNSS integrated navigation systems, a Maximum Versoria Criterion Extended Kalman Filter (MVC-EKF) algorithm is proposed based on the MVC and the idea of M-estimation, which assigns a smaller weight to the anomalous measurements so as to suppress the influence of anomalous measurements on the state estimation while maintaining a relatively low calculation cost. Finally, the integrated navigation simulation experiments prove the effectiveness and robustness of the proposed algorithm.