衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要通過人造衛(wèi)星作為信號轉(zhuǎn)發(fā)的中繼站,通過上下行鏈路建立地球站間的無線通信,可實現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離、高覆蓋面、低延時的信息傳輸,而且導(dǎo)航系統(tǒng)存在接收電平低、接收機靈敏度高、接收信號比較微弱、導(dǎo)航信號在同一頻率發(fā)射、調(diào)制、信噪比極低、下行鏈路容易干擾等問題。系統(tǒng)分析了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機抗干擾主要應(yīng)用技術(shù);介紹了接收機主要干擾類型;提出了時空二維聯(lián)合處理(STAP)抗窄帶干擾技術(shù)模型及最小均方誤差濾波器(MMSE)算法;通過仿真研究,該方法抑制窄帶干擾效果較好。
【部分圖文】：

由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要通過人造衛(wèi)星作為信號轉(zhuǎn)發(fā)的中繼站，通過上下行鏈路建立地球站間的無線通信，可實現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離、高覆蓋面、低延時的信息傳輸，而且導(dǎo)航系統(tǒng)存在接收電平低、接收機靈敏度高、接收信號比較微弱、導(dǎo)航信號在同一頻率發(fā)射、調(diào)制、信噪比極低、下行鏈路容易干擾等特性，所以目前，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)抗干擾研究硬件方面主要是擴頻通信、數(shù)字信號處理、陣列天線等，軟件方面主要是自適應(yīng)抗干擾算法等�；诳垢蓴_技術(shù)的應(yīng)用，涉及技術(shù)較多。由于數(shù)字信號對于信號進行強相關(guān)的變換、加密和存儲、傳輸?shù)忍幚恚哂袩o噪聲累積效應(yīng)以及超強的編碼糾錯功能，具有很強的抗干擾性，目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)，利用時分復(fù)用、時分多址和碼分多址等數(shù)字通信技術(shù)。另外，隨著頻率資源的日益緊張，許多國家采用了擴頻通信機制，滿足低信噪比狀態(tài)下或者信號完全被噪聲淹沒情況下，通過增加信道帶寬展開實現(xiàn)無線通信的高可靠性需求。擴頻通信(Spread Spectrum Communication,SSC)將傳輸信號頻譜按照特定擴頻函數(shù)模型拓?fù)涑蓪掝l信號進入信道傳輸，同時在接收端應(yīng)用同一擴頻函數(shù)對接收信號的頻譜進行壓縮處理，恢復(fù)出傳輸信號原有帶寬。根據(jù)香農(nóng)公式推導(dǎo)，可以求出最小信噪比（S/N）狀態(tài)下的帶寬B:式（1）中：

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航空時域濾波接收來自智能陣列天線接收信號，對衛(wèi)星導(dǎo)航信號、干擾信號以及多種噪聲等時域及多空域特征進行跟蹤分析、濾波，從而消除干擾和噪聲，確保衛(wèi)星導(dǎo)航信號正常接收并保證信號的不失真。如圖2所示的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空時抗干擾接收原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用GNSS多模MIMO接收機智能陣列天線單元對衛(wèi)星信號進行捕獲，接收天線陣列單元把接收到的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號轉(zhuǎn)換成電流數(shù)字信號后，通過外置的LNA(低噪聲放大器)、SAW(聲表面波濾波器)等電路簡單處理后由RF端口送入接收機射頻信號處理模塊，射頻信號處理芯片以及TCXO單元對衛(wèi)星高頻信號進行放大、混頻、變頻處理后形成中頻信號，中頻信號進一步通過復(fù)數(shù)濾波器、增益放大器(PGA)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等處理后形成數(shù)字中頻信號進行傳輸。由數(shù)字基帶信號處理芯片、RTC晶振、串行接口等電路構(gòu)成的數(shù)字基帶信號處理單元對數(shù)字信號捕獲跟蹤后，分別得到偽距觀測量數(shù)據(jù)、載波相位、多普勒觀測量數(shù)據(jù)等信息，隨后進行數(shù)字同步后提取衛(wèi)星信號中的導(dǎo)航電文等信息，利用定位算法，解析定位等信息，再按照NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對數(shù)據(jù)信息進行傳輸和應(yīng)用[2]。射頻信道模塊對智能陣列天線獲取的微弱高頻信號進行放大、混頻、濾波、再放大以及上、下變頻處理等，為抗干擾處理模塊以及接收機提供穩(wěn)定的信號通路。其中頻率源及功分器部分的主要功能是為變頻器模塊和抗干擾處理模塊提供頻率基準(zhǔn)。射頻信號處理芯片外部通過溫補晶振(TCXO)，該晶振的信號經(jīng)過鎖相環(huán)(PLL)和分頻電路后，分別為兩路MIX和ADC提供本機振蕩源和采樣頻率。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星接收機采用時空二維聯(lián)合處理(STAP)抗窄帶干擾技術(shù)，形成數(shù)字信號處理與智能陣列天結(jié)合的系統(tǒng)自適應(yīng)抗窄帶干擾的能力。STAP技術(shù)把一維的時域、頻域及空域濾波推廣到時間與空間的二維域中，形成空時二維處理結(jié)構(gòu)。時空二維聯(lián)合自適應(yīng)抗窄帶干擾技術(shù)可以在高斯噪聲環(huán)境下疊加鋪獲信號的模型，利用統(tǒng)計似然比檢測理論，在智能陣列天線每一個陣元結(jié)構(gòu)方面一個多抽頭FIR濾波器功能，消除干擾和噪聲。獨立天線陣元中的各級延時形成一個FIR濾波器，多陣元時間延遲節(jié)點形成空域自適應(yīng)濾波器，在空域辨識空間干擾源，形成空域零陷，實現(xiàn)了空時二維域消除干擾的能力。實際應(yīng)用中，采用擴頻技術(shù)中直接序列擴頻。其通過待傳輸信號同高速率偽隨機碼波形相乘控制載波信號的參量，形成傳輸信號帶寬擴展后進入通信信道傳輸。在接收端采用同一偽隨機碼（PN碼)對擴展頻譜實施壓縮，恢復(fù)出待傳輸信號原有帶寬，實現(xiàn)抗干擾和隱蔽信號的信息通信目的。如圖3所示擴頻MIMO陣列天線通信信道傳輸模型[3]�？諘r二維算法關(guān)鍵在于利用軟件技術(shù)實現(xiàn)對空權(quán)矢量求解的方法。時、空權(quán)矢量采用線性約束最小方差準(zhǔn)則、最小均方誤差準(zhǔn)則、最大信干噪比準(zhǔn)則、最大似然準(zhǔn)則等多種準(zhǔn)則來約束。一般實際應(yīng)用中多采用線性約束最小方差準(zhǔn)則(Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV),LCMV利用導(dǎo)航信號功率遠(yuǎn)低于噪聲和干擾功率的特性，削弱干擾信號的能量。LCMV的最優(yōu)處理器可以實現(xiàn)有用衛(wèi)星導(dǎo)航信號與干擾信號的分離，確保信號不失真，在時空聯(lián)合處理條件下同時對空域和時域進行約束，調(diào)整權(quán)值使輸出信號（功率）方差最小。LCMV準(zhǔn)則數(shù)學(xué)算法公式為：

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 吳福全;;基于DRFM的雷達(dá)信號干擾技術(shù)研究[J];電子制作;2015年03期

相關(guān)會議論文 前1條

1 李鵬程;易翔;楊峰;趙賢;;衛(wèi)星導(dǎo)航接收機空時自適應(yīng)抗干擾技術(shù)研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集[C];2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 黃U

本文編號：2820275