發(fā)布時間：2020-05-29 06:39

【摘要】：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS:BeiDou Navigation Satellite System)是我國自主研制與建設的全球性有源衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(GNSS:Global Navigation Satellite System),已經(jīng)廣泛應用于國防和經(jīng)濟建設等領域。地面段北斗導航接收信號受到人為干擾信號的挑戰(zhàn),干擾識別與測向技術能夠獲得人為干擾信號的類型、空間分布以及干擾源方位等信息,是提升衛(wèi)星導航系統(tǒng)可用性的關鍵技術之一。因此,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)干擾識別與測向技術研究與實現(xiàn)具有重要的意義。本文在綜述國內(nèi)外干擾識別與測向技術研究現(xiàn)狀的基礎上,根據(jù)壓制式干擾的特點,設計并實現(xiàn)了壓制式干擾識別算法,研究了非相干干擾的測向技術,主要工作如下:1.給出了壓制式干擾的工作原理,對常見的壓制式干擾進行了建模,并分析了壓制式干擾的時頻特征;2.提出了一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)壓制式干擾識別算法,該算法基于決策樹理論,綜合了能量因子、干擾3dB帶寬、頻譜峰度系數(shù)、時域峰度系數(shù)、歸一化頻譜沖擊部分標準差、分數(shù)階傅里葉變換能量聚集度等特征參數(shù),可準確地識別北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)壓制式干擾,對該算法進行了 MATLAB仿真分析,仿真結果表明:即使在低干噪比情況下,該算法依然保持了較高的識別準確率;3.基于FPGA硬件平臺和Verilog-HDL硬件描述語言,完成了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)壓制式干擾識別算法的電路設計與開發(fā),并利用Chipscope在線邏輯分析儀,對壓制式干擾識別算法的性能進行了測試,測試結果表明:在低干噪比情況下,該算法對線性掃頻干擾識別率可達80%以上,對其他壓制式干擾識別率可達90%以上;4.提出了一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)干擾測向算法,基于B3半波長四陣元矩形陣列天線,利用最小方差無畸變響應波束形成器和多信號分類算法,對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)干擾進行測向,并進行了 MATLAB仿真驗證,仿真結果表明:在理想條件下,測向誤差的方位角小于2°,測向誤差的俯仰角小于1°;在非理想條件下,陣列天線的增益和相位誤差會影響測向精度。
【圖文】：

２．１北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)逡逑北斗系統(tǒng)由三部分構成，即空間星座部分、地面控制系統(tǒng)和用戶接收設備，，逡逑北斗系統(tǒng)組成如圖２－１所示。逡逑空間星座部分逡逑？（＾）邐０逡逑／？］＼逡逑邐邋邐１邋邐逡逑監(jiān)控站邋丨■丨丨丨主控站邋｜邐接收機逡逑邐邋邐Ｉ邐邐逡逑Ｉ逡逑地面控制系統(tǒng)邐Ｉ邐用戶設備部分逡逑Ｉ逡逑圖２－１北斗系統(tǒng)組成逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ＢＤＳ逡逑首先，北斗系統(tǒng)空間段的導航衛(wèi)星持續(xù)地向地面播發(fā)信號；然后，地面控制逡逑系統(tǒng)在接收到衛(wèi)星播發(fā)的信號后，計算出衛(wèi)星的運行軌道，并將運行軌道信息反逡逑送給衛(wèi)星，衛(wèi)星在收到運行軌道信息后，將其寫入導航電文再播發(fā)給地面段用戶；逡逑最后，用戶接收設備在捕獲并跟蹤到可見衛(wèi)星的信號后，從接收信號中提取導航逡逑電文，根據(jù)導航電文與信號延時等信息解算出接收機自身所處的空間位置。逡逑由于北斗系統(tǒng)的導航衛(wèi)星均處于萬米以上的高空，衛(wèi)星信號經(jīng)過長距離的傳逡逑播到達地面時，功率己經(jīng)十分微弱，北斗系統(tǒng)導航接收機收到的信號平均功率僅逡逑為－１３０必ｗ。因此

式中：巧為干擾功率；力為干擾頻率；％為服從［０，２0上的均勻分布干擾初始相逡逑位。逡逑連續(xù)波干擾的頻譜如圖２－２所示。逡逑連續(xù)波干擾頻譜逡逑－７０邋邐？邐；邋５邐，邐，邐；￣￣．邐？邐逡逑－８０邋－邐ｊ邐｜邐－逡逑－９０邋－邐卿逡逑ｉ＇ｚ逡逑ｉ＇１３0－邋Ｉ＇邋Ｉ十＂丨丨丨－逡逑－１４。Ｉ邐ｌ｜邋｜邐ｊ邋｜＞邐ｌ邐ｋ逡逑－１５０邋’邐！邐ｊ邐）邐ｊ邐－逡逑－１６０邋－邐Ｉ邋Ｉ邐－逡逑－ｔ？０邋邐邐邐＊邐Ｊ邐Ｊ邐＊邐ｊ邐逡逑０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０逡逑ｆ／ＭＨｚ逡逑圖２－２連續(xù)波干擾的頻譜逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋Ｗａｖｅ邋Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ逡逑連續(xù)波干擾的頻譜存目標衛(wèi)星信號頻點上呈現(xiàn)單一的大幅度沖激峰，頻譜的逡逑其余部分為環(huán)境噪聲。逡逑２．３．２寬帶梳狀譜干擾逡逑寬帶梳狀譜干擾（Ｃｏｍｂ－Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，邋ＣＳＩ）是一種非平穩(wěn)干擾，在頻域逡逑表現(xiàn)為多組大功率的單峰。這種干擾產(chǎn)生于頻率掃描速度過快的阻攔式干擾機或逡逑者疊加在一起的多個不同頻點的連續(xù)波，它的作用范圍是中心頻點位于頻譜梳齒逡逑上的衛(wèi)星信號。這種干擾只需調(diào)整梳齒大致對準目標信號頻點即可，實現(xiàn)簡單且逡逑效果良好，己經(jīng)廣泛應用于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的干擾。梳狀譜干擾可以用一組正弦波逡逑信號等效替代
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN967.1

【參考文獻】

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本文編號：2686550