本文關鍵詞： 全球定位導航系統(tǒng) 抗干擾 干擾參數(shù)估計 IIR陷波器　出處：《河北師范大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：全球定位系統(tǒng)(Global Position System,GPS),是一種定時和測距的空間交會定點導航系統(tǒng),用于測量運動載體的速度、三維位置和時間。導航信息通過無線電的方式進行傳遞,在傳遞過程中會遇到各種類型以及各種強度的干擾。一旦有干擾摻雜到有用信號中,則導航接收機無法解算出正確的導航信息。同時,由于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的廣泛使用,使得對該系統(tǒng)的抗干擾技術的研究迫在眉睫。本文主要針對GPS接收機自適應干擾抑制的問題做出研究,主要以一定帶寬的干擾、單頻窄帶干擾為模型,這類干擾常常被GPS接收機所接收,且干擾強度大,影響力強。文章首先敘述了GPS系統(tǒng)的脆弱性以及系統(tǒng)應用的廣泛性,點明GPS接收機抗干擾的重要性。分析了國內外在抗干擾領域的研究,一方面闡述了對干擾參數(shù)估計的研究,另一方面闡述時域干擾抑制和頻域干擾抑制的方法。其次,討論了GPS導航信號模型和信號特點,并對常見干擾模型進行分析。針對頻域自適應干擾抑制算法研究。首先提出自適應門限準確確定的必要性,采用對GPS導航信號加窗的手段來處理信號在變換域頻譜泄漏等問題,分析了常用的五種窗函數(shù),通過主瓣寬度、最大旁瓣幅值以及旁瓣衰減速度來選取合適的窗函數(shù),為了優(yōu)化窗函數(shù)的性能,考慮窗函數(shù)的重疊加窗,該算法對本文GPS信號截取有明顯的優(yōu)化效果。其次,選擇最佳門限,采用對整體信號系統(tǒng)的特性分析,根據(jù)隨機信號實用分布律來得出干擾檢測門限,通過分析干擾譜線,準確估計干擾參數(shù)。使用頻域置零法,對比不同類型干擾的抑制效果,本文對該算法進行仿真,得到有效的驗證。針對時域自適應干擾抑制算法研究。本文提出了自適應時域陷波的算法模型。首先,分析了一階復數(shù)型IIR陷波器和二階直接型IIR陷波器的陷波特性,比較低階IIR陷波器與高階IIR陷波器的特點。隨后,通過陷波器級聯(lián)的特點,提出了兩種陷波器級聯(lián)方式,分別為陷波器串行級聯(lián)和陷波器高階級聯(lián)。對兩種級聯(lián)方式分別進行干擾抑制以及輸出信干噪比的仿真,得出兩種級聯(lián)方法的更優(yōu)算法。此外,從輸出信干噪比探討了干擾帶寬、陷波帶寬和陷波器級聯(lián)個數(shù)三者之間的關系,從硬件設計和節(jié)約資源的角度來選擇陷波器級聯(lián)的個數(shù)。采用時域陷波算法進行干擾信號抑制,通過仿真驗證算法的有效性。最后,可在理論上分析出,通過將時域與頻域結合起來,檢測出干擾類型,對其進行抑制,達到更好地干擾抑制效果。隨著近幾年航天技術的發(fā)展,中國、俄羅斯等國家均在建設或完善自己的全球導航定位系統(tǒng),其都是基于衛(wèi)星的導航定位系統(tǒng)原理。因此,在相對成熟的GPS系統(tǒng)基礎上研究其干擾和抗干擾的問題,對我國“北斗”系統(tǒng)的建設與完善是很有必要的。
[Abstract]:Global Position system GPS, a fixed point navigation system for timing and ranging, is used to measure the speed, three-dimensional position and time of a moving carrier. Navigation information is transmitted by radio. In the course of transmission, interference of various types and intensities is encountered. Once interference is mixed into useful signals, the navigation receiver cannot solve the correct navigation information. At the same time, due to the wide use of satellite navigation systems, It is urgent to study the anti-jamming technology of the system. This paper mainly focuses on the problem of adaptive interference suppression of GPS receiver, mainly based on the interference of a certain bandwidth and single-frequency narrowband interference. This kind of interference is often received by the GPS receiver, and the interference is strong and powerful. This paper first describes the vulnerability of the GPS system and the wide application of the system. The importance of GPS receiver anti-jamming is pointed out. The research in the field of anti-jamming at home and abroad is analyzed. On the one hand, the research of interference parameter estimation, on the other hand, the methods of time-domain interference suppression and frequency-domain interference suppression are expounded. The GPS navigation signal model and signal characteristics are discussed, and the common interference models are analyzed. The necessity of accurate determination of adaptive threshold is put forward for the study of adaptive interference suppression algorithm in frequency domain. The GPS navigation signal is windowed to deal with the signal leakage in the transform domain, and five window functions are analyzed. The proper window function is selected by the main lobe width, the maximum sidelobe amplitude and the sidelobe attenuation speed. In order to optimize the performance of the window function, the superposition window of the window function is considered. The algorithm has obvious optimization effect on the interception of the GPS signal in this paper. Secondly, the optimal threshold is selected and the characteristics of the whole signal system are analyzed. According to the practical distribution law of random signals, the threshold of interference detection is obtained, and the interference parameters are accurately estimated by analyzing the interference spectral lines. By using the frequency domain zeroing method, the suppression effect of different types of interference is compared, and the algorithm is simulated in this paper. The algorithm model of adaptive time-domain notch is proposed. Firstly, the trapping characteristics of first-order complex IIR notch and second-order direct IIR notch are analyzed. The characteristics of low order IIR notch and high order IIR notch are compared. Then, through the characteristics of notch concatenation, two kinds of notch concatenation modes are proposed. The two cascades are serially concatenated and high-order cascaded respectively. The simulation of interference suppression and output signal-to-noise ratio of the two cascades is carried out, and a better algorithm of the two cascading methods is obtained. The relationship among interference bandwidth, notch bandwidth and the number of notch cascades is discussed from the output signal-to-noise ratio. The number of notch cascades is selected from the point of view of hardware design and resource saving. The time domain notch algorithm is used to suppress the interference signal. The effectiveness of the algorithm is verified by simulation. Finally, it can be theoretically analyzed that, by combining time domain with frequency domain, the interference type can be detected and suppressed. With the development of space technology in recent years, China, Russia and other countries are building or perfecting their global navigation and positioning systems, which are all based on the principle of satellite-based navigation and positioning systems. It is necessary for the construction and perfection of Beidou system in our country to study the interference and anti-interference of GPS system.
【學位授予單位】：河北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P228.4

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本文編號：1555721