自适应调零天线GPS抗干扰技术研究简析

GPS在现代高技术条件下的局部战争和人们的日常生活中的重要性日益明显，从军用和民用方面考虑均有必要研究各种有意的和无意的对GPS的干扰，以及相应的抗干扰技术。从空域处理出发给出了一种自适应天线调零干扰抑制方案，并分析了相应的技术难点和可行性，该方案可以有效地抵消干扰，同时具有很高的推广应用价值。     

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。     

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

目前GPS／INS制导控制技术已成为精确制导武器的核心技术。根据GPS导航的特点及GPS／INS制导机理,对压制式干扰对GPS接收机的影响进行了分析,并分析了采用自适应调零天线技术来提高GPS／INS组合式导航抗干扰能力的有效性。     

基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真

自适应调零天线应用于GPS系统中,能有效提高接收机在复杂电磁环境中工作的可靠性。介绍了四种自适应算法,进行了算法原理分析,采用matlab进行了计算机仿真,最后通过仿真试验对各种算法的性能进行了比较。     

GNSS自适应抗干扰软件研发平台

介绍了我们研制的全球导航卫星系统（GNSS）自适应抗干扰软件研发平台的组成与功能。自适应抗干扰平台主要由数据源单元,抗干扰算法单元,软件接收机单元,定位结果显示单元组成。该平台可用于各种GPS抗干扰算法的验证与比较。该平台目前是基于GPS来开发的,将来也可以用于其它卫星导航系统抗干扰算法的研制。     

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。     

GPS调零天线的功率最小化技术

本文研究分析了调零阵列天线的性能，该天线采用了亚梯度搜索功率最小化技术以及LMS相关的功率最小化方法。本文也给出了这些算法在静态和动态环境下获得希望性能所需的条件。本文介绍了一种基于亚梯度的调零算法，其模拟结果表明采用这种算法能够在静态情况下获得一个已知的最佳解。接着，本文又列出了通过功率最小化技术来调零的LMS相关方法的方程式。本文还给出了在静态结构中采用LMS相关方法的模拟结果，进而与亚梯度搜索方法和最佳解进行了比较。然后，本文研究了两种算法在动态情况下的性能，在这种动态情况中，天线阵列能够针对干扰很快地改变其指向。     

GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析

为分析全球卫星导航系统(GNSS)中存在欺骗干扰的场景下调零抗干扰天线的反欺骗性能,推导出在快拍数有限的情况下,功率倒置(PI)算法利用调零天线处理后输出真实信号和欺骗信号功率的理论公式.详细分析了欺骗信号到达天线阵口面的功率对真实信号和欺骗信号输出功率的影响,通过欺骗抑制比这一指标来衡量PI自适应调零天线的反欺骗性能...     

两种功率倒置阵列天线调零模型的等效性分析

在对卫星导航接收系统中两种常见的功率倒置阵列天线调零模型：基于参考信号的最小均方误差模型和线性约束条件下的最小功率模型,利用分块矩阵求逆特性从理论上证明了这两种模型之间的等效性,并针对不同模型的特点指出了这两种模型各自不同的应用场合,通过仿真对理论分析的有效性进行了验证,从而为卫星导航接收系统中的抗干扰调零天线的理论建模、仿真设计和实际应用提供了新的参考。     

车载GNSS接收机多径抑制技术

在GNSS接收机的实际应用中,多径是影响定位精度的主要因素之一。在车载应用条件下,多径的影响由于快速的多径信道变化而变得更加明显,车载接收机的GNSS信号接收处理部分会受到包含周围运动车辆及其自身结构影响在内的复杂多径干扰。针对接收机的各个组成部分分析了天线设计、多径估计、多频测量、传感器融合等多种可用的多径抑制方法,并根据分析和比较结果指出:信号处理方法、基于导航的方法以及传感器融合方法是实现车载接收机多径消除的首选方法。     

应用于大地测量的整体式GNSS接收机检定方法

为了将整体式GNSS接收机应用于大地测量作业,给出接收机检定项目及方法。在具体项目中,应依据项目的要求和仪器设备的配置情况,适当选取和调整检定项目、方法进行检验。通过实例实测检定,拟参加作业的仪器设备满足要求,可用于作业。     

一种有效的GNSS接收机载噪比估计方法

提出了一种I支路功率方差比方法(I branch power variance ratio,IBPVR),并详细推导了另外3种载噪比估计方法(NWPR、MM、SNV),比较了这4种方法在强信号和弱信号情况下的跟踪性能。实验结果显示,在载噪比超过50dBHz时,NWPR方法与SNV方法并未出现饱和现象,SNV方法在弱信号情况下会产生估计偏差,NWPR与IBPVR方法的估计性能比较好。     

基于低成本GNSS接收机的多天线RTK定位研究

通过选取基准站模块、移动站模块和无线通信模块,设计了低成本GNSS接收机。针对单个接收机偶尔存在信号失锁无法得到固定解的情况,提出了多天线拟合圆的RTK定位方法。实际测试表明,低成本GNSS接收机能满足一般工程测量任务的精度需求,多天线RTK定位技术能有效提高解算结果的固定率。     

GNSS软件接收机的实现与测试分析

从GNSS软件接收机的基本原理出发,阐述了GNSS软件接收机的基本组成及优点,重点介绍了信号处理模块中的捕获策略、跟踪方案以及误差模型的实现方法。为了测试核心模块设计的正确性与有效性,进行了真实采集信号捕获与跟踪结果的验证以及定位精度测试。结果表明,接收机的信号捕获策略、跟踪方案以及导航解算算法正确,可实现单点静态定位,且在GDOP值小于4的情况下定位精度优于10 m,具有良好的灵活性和可扩展性。     

电离层闪烁对GNSS接收机性能影响比较分析

电离层闪烁是引起GNSS接收机性能降低甚至失锁的重要环境干扰因素。利用实测数据,比较分析了不同电离层闪烁活动强度下,不同GNSS系统（BD和GPS）接收机的定位性能。结果表明：电离层闪烁较弱时（S4〈0．3）,两种接收机均可以实现基本的定位功能;电离层闪烁较强（S4〉0.7）,且持续时间较长时,不同GNSS接收机将出现定位结果的抖动、跳变或失去定位能力;GNSS接收机应对电离层闪烁影响的能力与接收机设计相关。研究结果可作为抗闪烁接收机开发或闪烁影响分级的参考。     

GNSS接收机晶振参数对载波相位测量的影响分析

分析了射频与基带时钟不同源对载波相位测量的影响,构建了由晶振各类误差源引起的载波环跟踪误差模型。分析与实验结果表明,时钟不同源会导致载波相位测量出错,晶振引起的载波环测量误差随环路噪声带宽增大而减小,减小晶振的h系数和g灵敏度可提高测量精度。选用单一稳定度高、g灵敏度小的晶振作为GNSS接收机时钟,可改善载波相位精度。     

基于SDR的GNSS接收机原理可视化教学平台

针对GNSS原理教学中,GNSS接收机原理部分缺乏直观的教学演示,提出了一种基于SDR的GNSS接收机原理可视化教学平台。通过这个平台,将封闭在硬件中的GNSS接收机实现方法直观地展现给学生,使学生加深了对GNSS接收机原理的认识。     

GNSS软件接收机中信号捕获新算法

利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理,提出了一种新的捕获算法。通过对输入信号频谱序列的圆周移位操作,代替在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复性的载波剥离和FFT操作,在码相位和多普勒单元的二维搜索过程中,只需对输入信号进行一次FFT操作。新算法有效地缩短了捕获时间,且不影响捕获概率和捕获精度。实验结果证明,该算法可以正确地完成信号捕获,并节省了近50%的捕获时间。     

GNSS反射信号处理装置中延迟C／A码发生器的设计

针对GNSS—R延迟映射接收机的硬件相关器设计,提出了一种在反射信号处理中延迟C／A码产生的新方案,并对硬件的实现方法进行了详细的叙述。该方案基于相位查询方式可产生不同码相位的延迟C／A码,延迟的码相位可以根据设定值任意产生。仿真验证结果表明了方案设计的正确性和有效性。