高性能的GPS／GLONASS一体化天线

人们特别感兴趣使用GPS和GLONASS一体化系统来改善卫星定位数据的可用性、精度和可靠性，尤其在需要高精谎和高度一体化的某些民用领域。另一方面，一些高精度应用，如一体化检测系统或差分基准系统，它们需要采用具有多径抑制能力强，相位一致性高，同时又能实现半球覆盖，而且增益方向图平滑，轴比最小等特性的天线。本将介绍一种最近开发成功的天线系统，该系统可以满足GPS L1/L2和GLONASS L1/L2系统频段内的性能要求。天线单元制作在介质层加载的叠层微带结构上，该微带结构平镶在波纹状接地平面上。重点强调的最佳多径抑制性能已经被实现，而且在这里详加介绍。本也已包括并介绍一些特殊的技术，用以改善辐射方向图和AR电平。本还讨论了有关宽带AR、输入反射系数和天线增益特性的一些设计条件。     

小型化低成本抗干扰GPS天线的开发

美国陆军CECOM正在开发一种低成本GPS抗干扰天线，这种天线也称为小型化低成本抗干扰GPS天线（SAAGA），用于地面车辆和直升机等平台。SAAGA产品将在有大量宽带和窄带干扰信号的条件下提供30dB的附加抗干扰保护能力。SAAGA的计划目标就是抑制多达10个干扰信号（其中宽带3个，窄带7个），而且可以批量生产，单位生产成本只有4000美元。SAAGA的性能价格比目标可以通过采用一种新的全数字天线时空处理技术和一种可行的低成本天线生产技术来实现。结果较简单的低成本SAAGA可以减轻窄带干扰的威胁，它将使用常规固定辐射方向图天线（FRPA），而且可以批量生产，生产成本为1000美元。两种SAAGA产品将进行野外测试，而且将由陆军对安装在UH－60A直升机平台上的情况进行评估。本介绍了SAAGA天线阵设计和抗干扰处理技术的一些新特点，并给出了实验测试结果、分析和模拟性能数据，进而提出了陆军野外测试和评估计划。SAAGA研究和开发计划的重要性在于它克服了用于减轻干扰的自适应天线成本高的特点，从而使得GPS抗干扰技术无论对军用GPS用户还是对民用GPS用户都能买得起。     

小型化GPS天线阵技术及其抗干扰性能的预测

NAVSYS公司已开发了一种小型GPS天线阵技术，用以减小天线单元和阵列尺寸。采用该技术可以使具有抗干扰能力的GPS控制的接收方向图天线阵（CRPA）安装在车辆上使用。以前因该阵列尺寸大而被禁止在车辆上使用。同样，因为尺寸和重量的限制，飞机只能使用固定接收方向图的天线（FRPA），而不能使用GPS控制的接收方向图天线阵（CRPA），还有弹头，其空间和面积更是小得可怜。波音公司已开发了另一种GPS抗干扰能力强的模拟工具AGHAST^TM，从而可以预测受控GPS接收方向图天线阵及其校零位电路的抗干扰性能。使用详细的天线方向图和在波音公司暗室中采集的耦合数据，该模拟工具AGHAST^TM可以精确对预测抗干扰硬件在干扰环境下的预期安装性能。本文介绍了一种小型化天线阵技术及其测试结果，并使用AGHAST^TM工具对其抗干扰性能进行了评估。     

机载GPS自适应天线阵的测量结果

共形安装的机载GPS自适应天线阵的性能会受到阵列单元和飞机机身之间相互作用的影响。本文将介绍安装在比例为1：8的F－16飞机模型机身上的7单元微带贴片天线自适应阵列的设计和测量结果，以便评估这种天线阵与飞机间的相互作用及其在将多部宽带干扰机调零时对阵列性能的影响。自适应天线阵工作在12.6GHz的频率上，带宽为160MHz，分别是GPS L1频率和带宽的8倍。所有7个单元的远场天线方向图均在近场天线范围内的成比例频段上作了测量。为了更好地了解机体对天线方向图的影响，我们还将对隔离微带贴片单元测出的方向图与根据OSU－NEWAIR程序（code)计算出的天线方向图作了比较，OSU－NEWAIR程序使用均匀衍射理论来分析天线与机身间的相互作用。比较的结果表明，测量得的方向图和计算出的方向图之间具有良好的一致性。从这些缩比模型测量中收集的数据正在用来测试MITRE（麻省理工学院研究小组）开发的时空自适应调零算法在多部宽带干扰机相对飞机不同取向时的有效性。为了证明这种阵列在有两部窄带干扰机时使用简化直接矩阵求逆算法的调零能力，我们还进行了一些测量。测出的自适应阵列方向性图与理论上的预测十分吻合。文章还阐明了缩比模型测试的优点，以验证机载自适应阵列的调零性能。     

GPS宽带自适应阵调零技术

军用GPS系统必须能在敌方干扰时工作。由于附近干扰机和远距离卫星源之间存在巨大的功率差，所以GPS信号的扩频增益对实现抗干扰（A／J）保护能力是不够的。本提出了采用自适应天线调零系统来实现附加的抗干扰（A／J）保护能力，但是目前的系统，如AB－1就不能抑制与安装在飞机上阵列相关的近场多径干扰。本分析了GPS调零时空自适应（STAP）波束形成器的设计，包括STAP处理器对GPS位置计算的影响，该位置通过测量不同卫星信号的到达时差（TDOA）来计算。本提出了两种新疑结构，其性能通过在1：4比例大小的F－16飞机上进行的多次测量来模拟确定。     

GPS测量中多径误差简便模型

多径误差是限制GPS精度进一步提高的环境关键因素之一。根据多径干扰的信号特性,推导了对GPS精度影响最大,反射信号处于镜反射情况下的多径误差的简便模型,讨论了衰减因子和GPS接收机天线高度等参数对多径信号相位的影响,并且进行了仿真计算和分析。     

NAVSTAR自适应可控天线的性能仿真

导航星（NAVSTAR）全球定位系统（GPS）是美国国防部开发的一种导航系统。GPS的主要用途是为军事用户提供高精度的位置和时间数据。虽然扩频技术在GPS中的应用使其具有一定程度的抗人为干扰及非人为干扰的能力，但自适应天线的使用将使抗干扰能力有很大的提高。如果有必要通过天线来抑制干扰，那么，所用的天线与整个干扰源所在的环境有关。为了确定对抑制干扰的要求和测定自适应可控天线在电子战环境中的性能，我们开发了ANABASIS程序。本将介绍信号传播模型和加权矢量的计算，并给出仿真结果的实例。     

抗干扰GPS天线

EDO公司推出一种七单元抗干扰GPS天线，这种天线可供军用航空和船用平台使用。据报道，这种称作N79—3系列无源天线可对L1和L2扩展频段提供相当好的增益和辐射方向图覆盖，该天线有六个辅助天线振子。在出现干扰或人为干扰时，它可连续接收GPS信号。     

GPS双频天线

加拿大NovAtel公司新近推出一种GPS70 0型天线。这是一种以孔径耦合缝隙天线阵技术为特征的自主式GPS天线。它工作在L1和L2频率上、天线接收单元被耦合到具有2 7dB增益的低噪声放大器和滤波器中,从瞄准线至天线水平线滚降的辐射方向图为1 1 - 1 3dB。此天线可用于精确定位,X与Y轴的相位中心固定在两通道天线的中央,以便使其适合长基线测量。基尺寸为1 70mm(直径) ,重量为480g。GPS双频天线     

GNSS 系统中新 BOC信号性能评估研究

卫星信号体制是卫星导航系统性能的决定性因素之一,无论是BDS 或Galileo等新系统的建设还是GPS或GLONASS等系统的现代化过程中,导航信号的设计与性能评估都是所关注的焦点,BOC调制是GNSS的重要选择,本文引入一种GNSS中有效可调带宽的信号波形以减轻多径和干扰的影响。仿真结果表明：该波形在精度、多径抑制和抗干扰方面较普通BOC具有更好的性能。     

基于CLEAN算法的GPS监测数据处理方法

对建筑物进行高精度的变形监测是后期信息提取,预防安全隐患的基础。针对GPS变形监测中存在的多径误差问题,本文提出一种基于CLEAN算法的GPS多径提取方法,首先对多径信号理论模型进行分析,结果表明多径信号可以作为直达信号的谐波分量,在此基础上利用CLEAN算法在频域对多径信号进行提取,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法相对于小波方法和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法具有更高的提取精度和更好的多径抑制性能。     

针对抗干扰天线的GNSS非平稳干扰技术研究

针对GNSS抗干扰天线阵列，提出基于非平稳干扰信号的信号体制设计，以提高对GNSS信号的干扰效果.通过构造针对GNSS抗干扰天线阵列的干扰场景，对不同体制的非平稳干扰信号进行仿真.针对采用空频抗干扰算法的抗干扰天线，通过非平稳干扰信号对GNSS信号进行干扰，其干扰效果相对传统宽带扩频干扰，可以提高干扰效果在10 d B以上.所设计的干扰体制的非平稳特性打破了天线阵列抗干扰算法设计的前提(干扰信号广义平稳)，对此类抗干扰算法的性能产生较大影响.     

GPS自适应调零天线

本介绍了有关GPS自适应调零天线的各种研究结果，这些研究是1997年根据MITRE公司倡导的研究计划开展的。根据该计划，MITRE公司已经证明了采用微带片辐射体实现基模和高次模已切实可行，从而能在地平线附近形成一个零点的简单而廉价的自适应天线就应运而生。我们知道，由于在地平线附近的干扰威胁最大，所以对这种天线的研究有很大的实用价值。为了减小GPS微带天线大的后瓣，构建了电阻渐变的若干个接地板，并对其进行了测试。天线就安装在接地板上，而接地板外缘的散射恰恰是使微带天线后瓣变大的原因。采用电阻渐变的接地板的自适应天线后，后瓣可降低10－20dB，因此，这类天线有较好的抗干扰能力。通过按比例缩小模型进行测量和分析所作的种种研究，确定了机载平台对GPS自适应天线抑制干扰性能的限制。我们以典型的1：8比例模型对右旋圆极化GPS天线的方向图进行了测量。为了研究装在巡航导弹上的GPS微带天线对平台的影响，我们也作了大量的电磁分析。通过与测量值的比较，仿真的精度得到了验证。这些研究有助于通过电磁效应定量分析对机载天线阵调零性能的影响。所述的电磁效应涉及平台的有限尺寸及曲率、高路径、蠕缓波以及自适应阵中主阵元与辅助阵元之间的互耦。     

导航接收机线性阵列天线抗多径方法

本文提出一种导航接收机最小方差抗多径方法,针对均匀线阵空时二维滤波器结构,推导出权值求解公式,能使天线接收方向图在干扰信号的到达方向上形成窄的零陷,同时对地面反射的有用信号多径方向自适应地形成零陷。仿真结果验证了本文空时滤波结构抑制多径信号的有效性。算法可以应用在车载、机载、弹载抗干扰导航接收机设备,适应实际环境中存在复杂干扰以及多径信号等情况。     

矿山滑坡天线阵列变形监测系统的方案与测试

首先阐明地质灾害监测的重要性和必要性,然后分析了目前应用于滑坡安全监测自动化远程监测设备和技术,并重点介绍了GPS天线阵列变形监测系统,接着根据某矿山的一个滑坡现场,进行GPS天线阵列监测方案设计,并在实地进行数据采集测试,最后对采集数据进行处理,对几期结果的较差和精度进行分析,得出在矿山自动化监测技术中,GPS天线阵列变形监测系统是一种性价比很高的监测技术,很适合滑坡安全监测。     

机载GPS天线相位和多径误差的特征

在机载GPS应用中，机载天线的厘米级相位误差可能会影响结果，而且飞机结构本身甚至会产生更大的多径误差。本介绍了用以表征机械天线误差的方法，其方法就是对短基线进行几天的测量，从而制作一张误差图，它是卫星相对于飞机机身方向的一个函数。校正模型是根据一组载波相位余数来开发的。该模型的效能使用独立的一组测试数据来验证。这种天线的校正应当会改善飞机垂直加速度的估计性能。     

GPS技术在滑坡变形监测中的应用

首先阐明滑坡监测的重要性和必要性,然后分析常规滑坡监测的大地测量技术,并重点介绍了GPS技术应用滑坡监测的优缺点。接着根据GPS天线阵列技术和滑坡监测要求,设计了一套GPS天线阵列滑坡监测系统,并在一个电站的滑坡进行现场测试,对数据处理结果的精度和监测系统的硬件成本进行了比较分析,最后作者认为：GPS技术是一种很好滑坡监测方法,特别是GPS天线阵列技术,其成本低廉,更容易建立远程自动化滑坡监测系统,有很好的实际意义和广阔的市场前景.     

地面安装的三波段天线

美国伊利诺斯州的Mobilemark公司推出一种地面安装的三波段天线。这种三波段900/1900和GPS地面安装天线对自动车辆定位与跟踪应用的专用通信系统和GPS频段起作用。这种模式可用于蜂窝状,CDPD和PCS系统,以及800至900MHz波段中的专用网。该天线含有GPS用户为扩展用于跟踪通信频率所必须的1850-1900MHz PCS频段。在天线增益为5dB和最大噪声系数为2.0dB的情况下,GPS性能为27dB。该     

互相关干扰下微弱GPS信号的直接检测算法

微弱GPS信号的检测是当前的研究热点之一。基于GPS C/A码的互相关干扰理论模型,详细分析研究了强弱信号间的相对载波多普勒频移对互相关干扰的影响,在此基础上,研究了一种新的基于相对载波多普勒频移的微弱GPS信号直接检测算法,该算法不需要对互相干扰进行扣除,计算量小、便于工程实现,仿真结果表明:当干扰信号高出弱信号29dB时,该算法依然可以达到90%以上的检测成功概率。     

GPS信号跟踪的多径影响分析与仿真

多径信号是GPS定位的主要误差源之一。码和载波跟踪环是GPS接收机的重要组成部分，它们直接决定了接收机的性能，因此当前多径消除技术研究的核心即是从跟踪环内部着手研究。本文仔细分析了GPS接收机信号跟踪环以及多径信号对跟踪精度的影响，对伪距码与载波相位多径误差进行了比较，并且通过仿真结果和图表阐明了码和载波相位多径误差之间的协同关系。