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卫星导航接收机时频联合干扰抑制算法研究

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论文说明:图表目录

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第一章引言

1.1研究背景及国内外情况

1.2接收机抗干扰技术

1.3主要研究内容及结构安排

第二章GPS系统概述

2.1GPS系统的原理及组成

2.2GPS接收机结构

2.3GPS卫星信号

2.3.1GPS卫星信号组成

2.3.2C/A码的产生及其相关特性

2.4本章小结

第三章GPS接收机抗干扰性能分析

3.1GPS干扰

3.2C/A码抗干扰性能分析

3.2.2单音连接续波(WC)干扰

3.2.3多音连续波干扰

3.2.4线性调频(LFM)干扰

3.3本章小结

第四章时频分析及基于STFT的干扰抑制

4.1时频分析简介

4.2时频变换

4.2.1线性时频变换

4.2.2双线性时频变换

4.3基于STFT的时频域干扰抑制算法

4.3.1STFT的定义

4.3.2基于STFT的时频域干扰抑制原理

4.4本章小节

第五章基于FRFT的干扰抑制

5.1FRFT的定义

5.2基于FRFT的频域干扰抑制算法

5.2.1基于FRFT的信号分析

5.2.2基于FRFT的频域干扰抑制算法原理

5.3基于FRFT的时域LFM干扰对消算法

5.3.1基于FRFT的时域LFM干扰对消算法原理

5.3.2噪声对干扰重构的影响

5.4本章小结

第六章基于时频联合的干扰抑制算法仿真及性能分析

6.1仿真模型及参数

6.2基于STFT的时频域干扰抑制算法仿真

6.2.1算法仿真结果

6.2.2仿真结果分析

6.3基于FRFT的频域干扰抑制算法仿真

6.3.1算法仿真结果

6.3.2仿真结果分析

6.4基于FRFT的时域LFM干扰对消算法仿真

6.5算法性能分析

6.6本章小结

第七章结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果

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摘要

未来战争的形态将是高科技的“数字化战争”,而先进的导航定位技术是“数字化战争”的重要保证。GPS作为一种通用的定位系统,具有全能性、全球性、全天候等许多其它导航设备无可比拟的特性,人们对其重视程度也日益提高。因此,不仅要研究GPS干扰技术,使对方的先进设备不能发挥作用,也要重点研究先进的抗干扰技术,以适应现代化信息战的需要,这对现代化武器性能的提高、乃至整体战斗力的增强都将有非常重要的意义。本文即是研究在GPS接收机中干扰抑制的问题。 GPS采用扩频系统,在扩频通信系统中,干扰容限是一个很重要的问题,影响着整个系统的性能,因此在GPS接收机中采用的干扰抑制技术是有必要的。近年来,扩频通信系统的抗干扰性始终是该领域的研究热点,尤其对窄带干扰的抗干扰技术已日趋成熟,经典滤波方法大都限于在频域或时域加窗,然后进行遮隔处理。但对于宽带干扰信号而言,其与伪码和噪声之间存在较强的时频耦合,这使得经典滤波方法难以实现有用信号和干扰的有效分离。 本文主要研究GPS接收机的基于时频联合的干扰抑制技术。文中首先分析了以单音连续波(CW)干扰信号、多音连续波干扰信号和线性调频(LFM)宽带干扰信号对C/A码的相关输出所产生的影响,并借助Monte Carlo模型分析了干扰信号类型及信干比(SJR)对GPS接收机误码率的影响程度;然后对时频理论和时频变换进行了简单的描述,并重点介绍了短时傅立叶变换(STFT)和分数阶傅立叶变换(FRFT)。提出了基于STFT的时频域干扰抑制方案、基于FRFT的频域干扰抑制方案和基于FRFT的时域LFM干扰抑制方案,并以此建立算法实现对GPS信号的干扰抑制。最后借助Matlab仿真软件对本文提出的几种算法进行了仿真,验证其可行性和有效性,仿真结果证明了本文提出的算法能够实现对GPS信号的干扰抑制。通过对仿真结果的分析,表明基于STFT的时频域干扰抑制算法由于其STFT存在时宽和频宽的矛盾,经过干扰抑制后信号有较大的失真;基于FRFT的时域LFM干扰抑制算法只适用于单个LFM干扰存在情况;基于FRFT的频域干扰抑制算法虽然较前两种算法复杂,但其干扰抑制效果最好。

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