● 摘要
卫星导航系统的出现是导航技术的一次飞跃,随着它在军用和民用各个领域的迅速推广,它易于受到干扰的问题日益显现出来。卫星导航系统在干扰环境中对干扰抑制能力的强弱已经成为其是否能够发挥作用的关键。因此,对卫星导航系统干扰抑制技术的研究,对我国卫星导航系统的发展具有重要的理论意义及应用价值。本文主要研究卫星导航接收机空时自适应处理(STAP)干扰抑制技术。首先,以GPS系统为例,介绍了影响GPS接收机的各种潜在和人为干扰源,以等效载噪比为评价标准,对GPS信号在不同干扰条件下的抗干扰能力进行了仿真评估。然后,重点论述了STAP以及降秩STAP处理器的结构和原理,详细介绍了多级嵌套维纳滤波(MSNWF)降秩算法,并针对算法的实现结构、降秩性能、方向图增益、干扰抑制性能、收敛性能、与空域滤波的性能比较、运算量等方面进行了大量的仿真分析,分析结果证明了MSNWF算法相对于其他降秩算法和自适应算法具有降秩性能好、收敛速度快、运算量小等诸多优点。接着,文章对抗干扰接收机硬件系统进行了总体设计,分析了通道失配对干扰抑制性能的影响,并对硬件系统中天线阵、下变频、ADC等关键部件的设计进行了详细介绍和论证,分析了影响输出信噪比和抗干扰动态范围的关键因素。最后,文章提出了一种基于FPGA的MSNWF算法的实现方法,并进行了FPGA程序的设计与仿真。算法实现结构采用迭代相关相减(ICSA)结构,具有稳定性好、计算量小、实时性好等优点,可以充分发挥FPGA并行执行的特点。程序中的数据类型为浮点型,数据处理精度高,可以有效降低算法迭代过程中的误差积累,减小数据精度对算法干扰抑制性能的影响。仿真基于Matlab和Modelsim联合仿真平台,利用Matlab模拟干扰场景,并产生不同干扰场景下的中频采样数据,利用Modelsim对FPGA程序进行仿真,仿真结果与理论分析相符。本文在卫星导航接收机抗干扰设计方面的研究成果,可应用于抗干扰卫星导航接收机设计以及自适应信号处理技术中,具有重要的理论价值和实际意义。
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